WO2023117792A1 - Brandschutzschichtverbund zur verwendung als präventives brandschutzmaterial - Google Patents

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WO2023117792A1
WO2023117792A1 PCT/EP2022/086450 EP2022086450W WO2023117792A1 WO 2023117792 A1 WO2023117792 A1 WO 2023117792A1 EP 2022086450 W EP2022086450 W EP 2022086450W WO 2023117792 A1 WO2023117792 A1 WO 2023117792A1
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protection layer
layer
plastic
composite
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Thomas Hoyer
Annett Günther
Gerhard Meyer
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Definitions

  • Fire protection layer composite for use as a preventive fire protection material
  • the invention includes a fire protection layer composite for use as a preventive fire protection material, and a method for producing one
  • Fire protection layer composite according to the respective independent claims.
  • the invention lies in the technical field of non-combustible and fire-retardant materials, in particular of film composites that intumescent in the event of fire.
  • the fire protection layer composite provided comprises at least one plastic layer which surrounds a transparent fire protection layer, the fire protection layer comprising an intumescent material.
  • the fire protection layer composite makes it possible to achieve effective fire protection in a compact design.
  • the composite fire protection layer can be distinguished by the fact that it does not release any soot or toxic fumes, even under the influence of very high temperatures. This can prevent a health hazard for a user of the fire protection layer composite in the event of a fire.
  • non-combustible materials are preferred. If combustible materials still have to/are to be used, they must at least be given a flame-retardant finish. Or the inflammation must be prevented.
  • the group of organic polymers or plastics represents a significant group of materials with very diverse areas of application. Due to their chemical basis - these consist mainly of organic hydrocarbons in combination with heteroatoms of nitrogen or oxygen etc. - they are always combustible and mostly in the In the event of a fire, represent a high fire load and cause the fire to spread.
  • expandable graphite or aluminum hydroxide as powder fillers or phosphonates to polymers.
  • the expandable graphite When exposed to heat, the expandable graphite expands and forms an intumescent layer on the material surface. This slows down the spread of fire and counteracts the most dangerous consequences of fire for humans, namely the formation of toxic gases and smoke. This can possibly reduce the flammability.
  • the polymer properties often change significantly as a result. For the production of transparent, organic polymer films, almost only the phosphonates then remain. However, their flame retardant effect is often below average.
  • intumescent refers to the expedient "swelling" or foaming of materials under the influence of heat.
  • Intumescent building materials increase in volume under the influence of heat and correspondingly decrease in density.
  • intumescent materials are used in preventive structural fire protection, where they can fulfill the following tasks:
  • Expandable graphite for example, releases gases when exposed to heat. If, for example, the insulating coat of a is added to electrical wiring, it forms a "foamed" layer of ash with the ashing insulation material, which impedes the supply of oxygen - and thus the spread of the flame.
  • Intumescent building materials are also called "insulating layers”.
  • Known materials are, for example, flexible foils, fabrics, nonwovens that are fire-retardant but do not develop any significant barrier effect in the event of fire. Some of the known materials are transparent products.
  • the object of the invention is therefore to provide a fire protection layer composite for use as a preventive fire protection material, which overcomes the disadvantages of the prior art and is flexible in use allowed in the field of view. Furthermore, the invention has set itself the task of specifying a method for producing a fire protection layer composite, which overcomes the disadvantages of the prior art and enables lamination of the fire protection layer.
  • the fire protection layer composite should make it possible to achieve effective fire protection in a compact design.
  • the fire protection layer composite should also be suitable for not releasing any soot or toxic smoke gases under the influence of high temperatures, in order to prevent a health hazard to a user of the fire protection layer composite.
  • the invention includes a fire protection layer composite for use as a preventive fire protection material.
  • the composite fire protection layer comprises or consists of at least one (transparent) plastic layer surrounding a transparent fire protection layer (optionally two such plastic layers).
  • the fire protection layer comprises an intumescent material.
  • the fire protection layer composite of at least one plastic film (optionally two plastic films) and a fire protection film, which can also be reinforced by fabric and fibers, or of a fire protection film that is laminated between two plastic films, or multiple structures of this arrangement (multiple layer composite), can be a represent an independent fire protection element (e.g. a fire protection curtain, a fire protection roller blind, a fire protection hood, etc.).
  • the fire protection layer composite and/or the multiple layer composite can consist of the components mentioned above.
  • the fire protection layer composite and/or the multiple layer composite can have additional components, ie be present as a composite with additional components (eg a frame, a frame and/or a wall) and thus represent part of a fire protection system.
  • An advantageous aspect provides that the plastic layer completely or partially surrounds the fire protection layer.
  • the composite fire protection layer can comprise a further layer which is arranged on a second side of the fire protection layer opposite the first.
  • the additional layer can have at least one property that the plastic layer of the composite fire protection layer also has.
  • the plastic layer can be glued and/or welded to the further layer (in particular in a liquid-tight manner) at least in regions, preferably at an edge of the plastic layer.
  • the bond is preferably implemented using an adhesive and/or an adhesive tape.
  • the welding is preferably implemented via ultrasonic welding and/or thermal welding of the plastic layer to the further layer.
  • the further layer can contain or consist of a material selected from the group consisting of plastic, glass, ceramic, metal, wood and combinations thereof.
  • the additional plastic layer contains a (preferably transparent) plastic that can be identical to or different from the plastic of the (first) plastic layer.
  • the further layer does not contain any (e.g. transparent) plastic or does not consist of a (e.g. transparent) plastic.
  • the further layer is a wooden layer of a floor or a wooden layer of a ceiling, i.e. the composite fire protection layer is applied to a wooden floor or a wooden ceiling. In this case, the transparent plastic layer of the composite fire protection layer faces a user.
  • the plastic layer can be glued and/or welded to itself (in particular liquid-tight) at least in regions, preferably at an edge of the plastic layer.
  • the bonding is preferably implemented using an adhesive and/or an adhesive tape.
  • the welding is preferably implemented via ultrasonic welding and/or thermal welding of the plastic layer to itself.
  • the plastic layer completely surrounds the fire protection layer it is prevented during use that the fire protection layer becomes cloudy through contact with the ambient air, in that alkali carbonates are formed with the carbon dioxide from the air, which become visible as white crystals on the layer surface or are dissolved through contact with water and other cleaning agents becomes.
  • the enveloping polymer films also reduce or prevent the change in the water content of the fire protection layer.
  • the fire protection layer comprises a water-containing silicate layer, preferably an alkali silicate layer, particularly preferably a mixed alkali silicate layer of the alkali metals sodium and/or potassium and/or lithium. This results in good mechanical stability of the thick combined foam that forms in the event of a fire and is very flame-resistant.
  • the fire protection layer comprises aluminum dihydrogen phosphate.
  • the plastic layer which is highly flammable on its own, can also be used in compliance with the fire protection regulations and does not burn with the formation of heavy soot or droplets, but that the flames are largely extinguished and thus flame formation and flammability are completely or partially eliminated largely prevented.
  • Another advantage of aluminum dihydrogen phosphate (AlfFhPC h) is that it has three phosphate groups per mole and therefore has a significantly higher flame retardant effect compared to a corresponding molar amount of aluminum phosphate (AIPO4).
  • aluminum dihydrogen phosphate has the further advantage that when heated in several temperature stages, it splits off water, which in turn can delay heating of the fire protection layer composite due to its high specific heat capacity. Overall, the presence of aluminum dihydrogen phosphate in the fire protection layer results in significantly improved fire protection.
  • the fire protection layer comprises foam-forming boron compounds. This can improve the intumescent effect.
  • the fire protection layer of the fire protection layer composite can have a thickness, in a direction perpendicular to the surface of the fire protection layer, in the range from 10 ⁇ m to 2 mm, preferably in the range from 50 ⁇ m to 1.5 mm, particularly preferably in the range from 100 ⁇ m to 1 mm. especially in the range 150 ⁇ m to 900 ⁇ m. A thickness in these areas allows the fire protection layer composite to be very compact, ie flat, without the fire protection effect being adversely affected.
  • the fire protection layer can have a transmission of at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, for light with a wavelength in the range from 400 nm to 800 nm.
  • the advantage of this embodiment is that objects on the other side of the fire protection layer composite can remain visible to a user of the fire protection layer composite. This allows rescue measures to be carried out faster and more safely.
  • the plastic layer comprises a combustible, pyrolyzable or non-combustible plastic.
  • combustible plastics from many areas of industry, transport or in the home, in which non-combustible materials are preferred, can be used.
  • non-combustible materials are preferred.
  • many inexpensive commercial films can be used.
  • a combustible base film that would be e.g. B. PET, PMMA, PC, PP, etc..
  • Non-flammable or poorly flammable foils e.g. ETFE, PVDF, PVdC
  • the plastic layer of the fire protection layer composite can have a thickness, in a direction perpendicular to the surface of the fire protection layer, in the range from 10 ⁇ m to 1 mm, preferably a thickness in the range from 20 ⁇ m to 500 ⁇ m, particularly preferably a thickness in the range from 40 ⁇ m to 200 ⁇ m pm, in particular a thickness in the range from 50 pm to 100 pm, optionally a thickness in the range from 60 pm to 80 pm.
  • the smaller the thickness the more flexible the composite fire protection layer is. Furthermore, a small thickness allows a compact, ie flat, configuration of the fire protection layer composite.
  • the low thickness has another, surprising advantage: when exposed to heat, the thin plastic layer melts, while the intumescent material of the fire protection layer simultaneously turns into a foam expands.
  • the resulting, expanded foam of the fire protection layer can completely absorb the molten, thin plastic layer and forms a glass that protects the plastic from oxygen and combustion.
  • the plastic in the protective glass pyrolyzes into carbon fibers, which give the expanded glass great mechanical stability. This surprising effect is described in more detail below.
  • effective fire protection without the release of soot and toxic smoke gases and without the risk of detaching parts of the fire protection layer composite can be made possible by this embodiment in a small installation space. A health hazard to a user of the fire protection layer composite can thus be effectively prevented.
  • the plastic layer can be transparent, preferably at least in some areas have a transmission of at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, for light of a wavelength in the range from 400 nm to 800 nm.
  • the advantage of this embodiment is that objects on the other side of the fire protection layer composite can remain visible to a user of the fire protection layer composite. This allows rescue measures to be carried out faster and more safely.
  • the plastic layer can have a titanium oxide sol and/or zirconium oxide sol at least in regions on a side that faces the fire protection layer.
  • the advantage here is that the adhesion of the plastic layer to the fire protection layer improves, which increases the mechanical stability of the fire protection layer composite, since it prevents its delamination and thus its premature failure in the event of a fire.
  • the molar ratio and/or the mass ratio of SiO2/Na2O of the fire protection layer is advantageously between 2 and 3, preferably between 1.5:1 and 6:1, particularly preferably between 3.3:1 and 4:1 Optimum workability of the fire protection layer in the fire protection layer composite.
  • the molar ratio and/or the mass ratio of SiCh/I ⁇ O of the fire protection layer is between 5:1 and 1: 1, preferably between 4:1 and 1.3:1, particularly preferably between 3.5:1 and 2:1.
  • the fire protection layer can be used in a variety of ways.
  • the substance quantity ratio and/or the mass ratio of SiCh/I ⁇ O of the fire protection layer is between 15:1 and 2:1, preferably between 7.5:1 and 2.5:1, particularly preferably between 6 : 1 and 3:1.
  • the materials can be used flexibly according to their use. Mixtures of these alkali metal water glasses with one another are also possible, as is the production of water glasses or water glass mixtures of the alkali metals by mixing the corresponding alkali metal hydroxides with monodisperse and/or polydisperse silica sols.
  • the fire protection layer has a water content in a range of 10-45%, preferably 20-30%. If a fire source is aimed at the fire protection layer composite, the high heat capacity for the evaporation of the water in the fire protection layer must first be applied. In the event of thermal stress (fire), the described fire protection layer on an inorganic, water-based basis reacts in such a way that the evaporation of the water contained and the simultaneous thermoplastic deformation of the layer material lead to intumescence or the formation of a targeted coarse or fine-grained foam. This can easily increase the volume of the material by a factor of 10 to 20.
  • the foam that forms is thermally and mechanically stable even at high temperatures (because a carbon structure is formed from the plastic of the at least one plastic layer and the foam does not melt due to said carbon structure) and is thermally insulating, so that it is neither able to transmit the fire energy nor to pass it on of the flames and the spread of the fire can be effectively prevented.
  • the plastic itself or the liquid or gaseous pyrolysis products formed as a result of its thermal stress will ignite directly at the interface with the plastic connected to the inorganic fire protection layer.
  • the burning plastic liquefies, there is a particular risk of the fire spreading further from dripping and burning plastic droplets.
  • the hybrid and large-volume foam structure made of cracked and carbonized plastic that forms in the event of a fire Substance and silicate or phosphate matrix or coating represents a thick and mechanically stable, non-combustible and heat-absorbing barrier against further flame attack and thus very effectively counteracts further spread of the fire.
  • the melting of the plastic and the foaming of the silicate layer can produce an incombustible foam, with the combustible polymeric material being protected from oxidation by oxygen and prevented from burning by a glassy silicate layer.
  • Another effect is the mechanical stabilization (viscosity increase) of the silicate or phosphate foam by carbon particles, which are formed in this by pyrolysis of the organic additives contained (e.g.
  • the water evaporating from the silicate layer can have such a strong cooling effect, or the resulting water vapor can make oxygen access more difficult, that in an early phase of the fire the flames are extinguished or do not form at all.
  • the fire protection layer of the fire protection layer composite can contain 0 to 6% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.2 to 4% by weight, particularly preferably 0.3 to 3% by weight, very particularly preferably 0.4 to 2% by weight, in particular 0.5 to 1% by weight, of glycerol, based on the total weight of the fire protection layer.
  • the fire protection layer does not contain glycerin. Glycerin in the fire protection layer can make the fire protection layer more flexible and accelerate its drying.
  • a low glycerol content or the absence of glycerol has the advantage that the fire protection layer and thus the fire protection layer composite can be provided more cost-effectively.
  • the fire protection layer comprises fibers, in particular glass fibers and/or metal fibers (eg stainless steel fibers) and/or metal alloy fibers and/or ceramic fibers.
  • the fibers can be in the form of a woven fabric. It is possible for the fire protection layer to comprise a ceramic fabric. It is also possible for the fire protection layer to comprise alkaline-stable glass compositions (preferably as fibers, optionally in a fabric) and/or plastic compositions (preferably as fibers, optionally in a fabric). This allows a fire protection layer composite to be freely suspended without it closing in the event of a fire melting through and the associated dripping of the material or falling. The arrangement of the fibers is coarse-meshed, so that the composite fire protection layer is translucent. It is also conceivable that the plastic film itself contains glass fiber fabric or metal wire fabric to prevent it from falling off.
  • the fibers comprise a woven structure.
  • a fabric is a fabric that is woven in a specific way and consists of crossing threads, such as B. a fine, coarse, solid, synthetic fabric.
  • the fabric structure can be designed in such a way that the fire protection layer is transparent in places where the fire protection layer has fibers of the fabric or has no fibers of the fabric.
  • the tissue itself may be transparent to visible light (i.e. light having a wavelength in the range 400nm to 800nm).
  • the fabric itself can be opaque to visible light, but the fabric structure can be configured, for example, in such a way that the fire protection layer has fabric-free areas that are transparent to visible light.
  • the fabric-free areas can form a transparent grid in the fire protection layer.
  • the transparent grid can allow a user to see the other side of the fire barrier composite, allowing for faster and safer rescue operations.
  • the fire protection layer comprises at least one flexible film.
  • these surfaces can also be curved.
  • Such surfaces can, for. B. for furniture, containers, etc. are used.
  • the fire protection layer composite can be applied to the surface, in particular the surface (e.g. a wooden surface) can be laminated.
  • the fire protection layer composite can be used to finish a web-like material by applying the fire protection layer composite to the web-like material (eg by laminating the web-like material with the fire protection layer composite).
  • the sheet material can be selected from the group consisting of plastic film (e.g. containing or consisting of a plastic other than the at least one plastic layer of the fire protection layer composite), adhesive film, fabric web, wood decor, metal foil, web-shaped foam, rubber film, elastomer film, linoleum, glass fiber film, glass fabric film and combinations thereof.
  • the fire protection layer composite is arranged between two panes of glass (whereby the fire protection layer composite can consist of this arrangement).
  • This has a positive effect on the UV resistance of the fire protection glass if UV-absorbing types are used as polymer films.
  • UV-absorbing types are used as polymer films.
  • EVAcider PVB film In classic fire protection glazing, you usually need an additional plastic film to be laminated in, such as EVAcider PVB film, and another pane of glass, which makes the entire structure significantly heavier.
  • EVAcider PVB film EVAcider PVB film
  • Another pane of glass With an arrangement of the fire protection layer composite between two panes of glass, a significant weight reduction can be achieved in connection with a high UV resistance.
  • Another advantage lies in the mechanical security properties.
  • a suitable polymer film e.g. PVB or EVA
  • an additional pane of glass are required to produce "laminated safety glass" from fire-resistant glass.
  • this additional pane of glass can be omitted since the polymer safety film is already contained in the fire-resistant layer composite to a significant weight reduction in connection with the required mechanical safety properties of the laminated safety glass.
  • no further plastic layer is arranged between each of the two panes of glass and the fire protection layer, which contains or consists of ethylene-vinyl acetate copolymer and/or polyvinyl butyral, particularly preferably arranged no further plastic layer.
  • a further plastic layer can be arranged between each of the two glass panes and the fire protection layer, with the further plastic layer particularly preferably containing or consisting of ethylene-vinyl acetate copolymer and/or polyvinyl butyral.
  • the fire protection layer composite is designed to be less compact and less lightweight.
  • An advantage can be a higher mechanical stability of the fire protection layer composite. If the fire protection layer consists of sodium silicate, water and polyalcohols (e.g. glycerin and/or sorbitol), visible hydrogen bubbles form under UV radiation.
  • the intermediate layer and thus, for example, the fire protection glass unit as a whole sensitive to ultraviolet light rays, since exposure to ultraviolet light causes clouding due to the development of fine and very fine bubbles in the fire protection layer.
  • caustic soda and klebosol silicon sol, ie SiCh particles
  • the fire protection layer therefore contains SiO2 particles.
  • the SiO 2 particles preferably have an average diameter in the range from 5 to 50 nm, particularly preferably in the range from 10 to 15 nm.
  • the average diameter of the SiO2 particles relates in particular to a diameter determined using dynamic light scattering.
  • the SiCh particles have a layer on their surface that contains or consists of a silicate (e.g. sodium silicate, potassium silicate and/or lithium silicate).
  • a silicate e.g. sodium silicate, potassium silicate and/or lithium silicate.
  • Such a layer can be produced, for example, by treating the SiO2 particles with an aqueous solution of an alkali hydroxide (e.g. aqueous solution of NaOH, KOH and/or LiOH).
  • the sample from example 1 showed the known results of UV aging. As the irradiation time increased, many small and large bubbles formed, as well as large-area cloudiness. Surprisingly, even after several days of UV aging of the sample from example 13 (fire protection layer contains Klebosol 30V12 treated with sodium hydroxide, i.e. contains SiO2 particles I, which have a diameter of 12 ⁇ m and have a sodium silicate layer on the surface), no blistering was found and no blurring either.
  • a Heraeus Suntest GPS was used with a xenon lamp whose spectral emission corresponds to a large extent to the spectral distribution of solar radiation in the UV range and in the visible light range. Irradiance approx. 700 W/m 2 in the wavelength range 200-800 nm.
  • a multi-layer composite which comprises or consists of at least two fire protection layer composites, the fire protection layer composites being designed in such a way that they are connected to one another with a material fit.
  • This allows the manufacture of products with a significantly higher stability. For example, it can be used to produce viewing windows that are not made of glass but are somewhat flexible but are still mechanically more stable than a simple laminate. Any number of layers of different materials can be alternately connected to one another. For example, the following structure is conceivable: plastic-fire protection layer-plastic-fire protection layer-wood-fire protection layer-...-fire protection layer-wood.
  • the invention also includes a method for producing a fire protection layer composite, as explained above.
  • the procedure includes the steps:
  • Laminating the fire protection layer between the plastic (the at least one plastic layer) (optionally from a single plastic layer or from two plastic layers) at a temperature of 50-150° C., preferably at a temperature of 100-120° C., particularly preferably at a temperature of 110 °C. This allows a fire protection layer to be laminated between two layers of plastic.
  • the provision of the flexible, transparent fire protection layer can comprise or consist of the following steps: i) application of an aqueous solution containing at least one fire protection material to the plastic layer; and ii) drying the aqueous solution applied to the plastic layer.
  • the aqueous solution can have a viscosity in the range from 1000 mPas to 30000 mPas, where the viscosity refers to a viscosity measured with a ThermoFischer VT550 viscometer using a measuring insert SV-DIN measurement with a shear gradient of 30 s 1 to 100 s -1 at a temperature of 25°C.
  • part of the water can be removed from the solution, preferably by applying a vacuum.
  • This measure can improve the viscosity and applicability of the solution to the plastic layer.
  • the reduction in water content also has the advantage that the concentration of the intumescent material of the fire protection layer increases and the total weight and total volume of the fire protection layer composite is reduced, which means that effective fire protection can be achieved in a more compact design.
  • Another advantage of removing the water beforehand and increasing the viscosity at the same time is that, surprisingly, the drying time, which can generally be 12-36 hours, drops significantly to a range from a few hours down to 30 minutes. This indicates that the increase in viscosity also changes the structure of the coating material in such a way that it does not form an initially dried surface layer that acts as a diffusion barrier for the water to be removed, which significantly delays drying in the volume in the usual processes.
  • the solution at a temperature of> 25 ° C, preferably a temperature in the range of 60 ° C to 80 ° C, and a pressure of ⁇ 1013 mbar, preferably a pressure of ⁇ 200 mbar, particularly preferably a pressure of ⁇ 100 mbar, are degassed. Degassing under these conditions can be done quickly and effectively. An enrichment, in particular saturation, of the solution with oxygen (e.g. pure oxygen) particularly preferably takes place after the degassing. These measures can improve the aging stability of the fire protection film produced using the solution.
  • oxygen e.g. pure oxygen
  • the solution applied to the plastic layer can be dried in the method using a method selected from the group consisting of convection drying, radiation drying, heating surface drying and combinations thereof. These methods have turned out to be particularly fast drying methods.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fire protection layer composite according to the invention.
  • the fire protection layer composite 1 shows a schematic representation of a fire protection layer composite 1 according to the invention.
  • the fire protection layer composite 1 is used as a preventive fire protection material.
  • the fire protection layer composite 1 comprises at least one plastic layer 2 surrounding a transparent fire protection layer 3.
  • the fire protection layer 3 comprises an intumescent material.
  • the plastic layer 2 thus retains its other advantageous properties, which would otherwise be changed by the flame-retardant additives.
  • the plastic layer 2 and the Fire protection layer 3 further additives are added.
  • the fire protection layer composite 1 can be in the form of a laminate, for example.
  • a laminate (from the Latin lamina, layer) is a material or a product that consists of two or more layers that are glued/connected to one another. These layers can consist of the same or different materials.
  • the production of a laminate is called laminating. Materials other than those used for lamination itself can also be used to seal the edges of layer structures produced in this way. For example, the edges can be sealed using adhesive tape. Furthermore, a filling material can be introduced in the edge area. Direct welding of the two plastic films at the edge (thermally or by means of ultrasound) is also conceivable.
  • the glass/fire protection agent (fire protection layer)/plastic film structure offers the advantage of a lighter structure compared to glass/fire protection layer/glass and, if the plastic film is attached to the outside, also UV and burglary protection.
  • Additional properties can be combined by selecting the film connected to the fire protection layer in combination with solar films, decorative films, films coated with a heat protection layer, etc.
  • the foil is provided with an adhesive layer and a thin cover foil that can be easily removed, so that the combination foil/fire protection layer/foil/adhesive/(temporary) cover foil (to be removed) can be connected to various surfaces and these fireproof.
  • the foil can be provided with a sheet material (optionally with an adhesive layer between the foil and the sheet material) so that a combination foil/fire protection layer/foil/(optional adhesive/)web material is created.
  • the sheet-like surface can contain or consist of a textile fabric and/or leather. In this way, for example, a cover for a seat in a car, an airplane and/or a ship can be equipped with the fire protection layer composite.
  • the plastic layer 2 completely surrounds the fire protection layer 3 .
  • the fire protection layer 3 it is also possible for the fire protection layer 3 to be partially surrounded by the plastic layer 2 .
  • Such arrangements are suitable, for example, as cladding for wooden stairs, in order to obtain an escape route via the stairs in the event of a fire.
  • strip curtains transparent room dividers in industrial buildings, warehouses or in shipbuilding
  • coarse-meshed fabrics for example made of glass fibers, carbon, metal or metal alloy (e.g. steel, stainless steel, nickel-plated aluminum and/or titanium) in the fire protection layer 3 in order to prevent the strips from melting off quickly and falling to the ground in the event of a fire.
  • the fire protection layer 3 comprises a water-containing silicate layer, preferably an alkali silicate layer, particularly preferably a mixed alkali silicate layer of the alkali metals sodium and/or potassium and/or lithium.
  • a water-containing silicate layer preferably an alkali silicate layer, particularly preferably a mixed alkali silicate layer of the alkali metals sodium and/or potassium and/or lithium.
  • other materials for the fire protection layer 3 such as aluminum dihydrogen phosphate with intumescent additives such.
  • a fire protection layer comprising aluminum dihydrogen phosphate can be used in the same way as a fire protection layer comprising a water-containing silicate layer, preferably an alkali silicate layer, and thus represents an independent but equivalent alternative solution. It is also conceivable that a fire protection layer 3 based on alkali silicate is laminated directly between two panes of glass in order to produce fire protection glass.
  • fire-resistant glass can also be produced, which can otherwise only be produced with gel fillings and to a fixed size.
  • fire-resistant glasses with large dimensions can be produced, e.g. 3.2 mx 6 m (tape measure) or even 3.2 mx 9 m or 3.2 mx 12 m and also composites with chemically (Berliner Glas) or thermally toughened glass (TVVG, toughened Borofloat from Schott, ESG ), since these glasses are not compatible with the usual drying process in the manufacture of Pyrostop, for example - the glasses would lose their pre-stressing if they were tempered for a long time.
  • vehicle windows can be produced that z. B. be installed in electric vehicles. This prevents the flames from spreading to the surroundings of the vehicle, such as other vehicles or a multi-storey car park or garage, in the event of a fire in the interior of the vehicle.
  • fire protection laminates can also be used for floor protection, the protection of the various plastic parts, fabric or leather covers, the roof liner, the trunk lining, etc.
  • the fire protection layer composite can also serve to prevent the fire from spreading if the battery initially ignites (e.g. of its first primary cell). This can be achieved by encasing the battery (or at least one cell of the battery) with the composite fire protection layer.
  • the fire protection composite layer can also be used to protect individual - now interchangeable - battery sub-elements, entire battery sections, battery housings and battery heaters. For this purpose, the fire protection layer composite can encase a partial battery element, an entire battery section, a battery housing and/or a battery heater.
  • the plastic layer 2 comprises a combustible plastic.
  • the flammability of a plastic is determined by its chemical structure, fillers, additives (e.g. plasticizer) and strongly influenced the shape. Some plastics burn very easily, others are flame retardant according to DIN 4102 B 1 or do not continue to burn after the ignition source has been removed. Flame-retardant finishes are often achieved by incorporating halogen, phosphorus, boron or nitrogen compounds, aluminum oxide hydrate and antimony trioxide.
  • the molar ratio and/or the mass ratio of SiO2/Na2O of the fire protection layer 3 is between 2 and 3, preferably between 1.5:1 and 6:1, particularly preferably between 3.3:1 and 4.0:1.
  • the molar ratio and/or the mass ratio of SiCh/O of the fire protection layer 3 is between 5:1 and 1:1, preferably between 4:1 and 1.3:1, particularly preferably between 3.5:1 and 2:1.
  • the molar ratio and/or the mass ratio of SiCh/I ⁇ O of the fire protection layer 3 is between 15:1 and 2:1, preferably between 7.5:1 and 2.5:1, particularly preferably between 6:1 and 3:1 lies.
  • the fire protection layer 3 has a water content of 10-45%, preferably 20-30%.
  • the fire protection layer 3 optionally includes fibers, in particular glass fibers and/or stainless steel fibers and/or ceramic fibers and/or ceramic fabrics and/or alkaline-stable glass compositions and/or plastic compositions.
  • the fibers are introduced into the inorganic intumescent fire protection layer 3 in the form of wide-meshed fabrics. As a result, the transparency of the fire protection layer 3 is retained and, for example, transparent packaging can be produced.
  • the fibers comprise a fabric structure.
  • the fire protection layer 3 comprises a flexible foil.
  • the film is a water-containing, intumescent alkali silicate film, which is arranged between combustible plastic films.
  • the water-containing, intumescent alkali silicate film has a strong flame retardant effect and ideally even prevents ignition.
  • the foaming silicate, combined with the plastic framework, represents a barrier against flames in order to protect the combustible materials behind it. This enables preventive fire protection with space closure and radiation inhibition to be implemented.
  • a method for producing a fire protection layer composite 1 comprises the steps:
  • an alkali silicate film with a film thickness of 0.1-2 mm e.g. B. sodium silicate film between two PET films, polyester films, or PVC films are laminated.
  • Such a silicate film can be produced in various ways, e.g. B. by extrusion through a slot die, calendering or drying of a viscous solution on a carrier film. In the latter case, one could choose a carrier film that can then remain in the end product. Laminating would be superfluous for a combination of a plastic film and a fire protection film. At least one plastic film would only have to be laminated onto the fire protection film if the fire protection film is to be surrounded on both sides with plastic films.
  • Example 1 The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments, without wishing to restrict them to the specific exemplary embodiments shown here: Example 1
  • Water is removed from the mixture in a rotary evaporator so that 216.9 g are left of the original mass of 287 g.
  • the product is a colorless, transparent, viscous solution.
  • the water content is usually between 46% and 49%.
  • a commercial PET film e.g. B. Hostaphan GN 125.04600 A (130 ⁇ m thick, Mitsubishi Polyester).
  • the viscous solution described above is applied to the polyester film using a doctor blade (coating bar) (squeegee gap 1 mm).
  • the water content was only about 30% to 35%.
  • tempering was carried out at about 80° C. in air for about 1.5 h to 2 h.
  • the bond was made using the vacuum bonding process in an incapcell vacuum laminator from sm innotech in Bocholt at about 110 °C within about 5 minutes.
  • the edges were sealed by gluing a 15 mm wide PET adhesive tape with an alkali-resistant acrylate adhesive layer.
  • PET films e.g. Hostaphan RN100, 100 ⁇ m thick, Mitsubishi Polymers
  • carrier and cover film which are produced using the Pyrosil process (Innovent e.V./SURA Instruments GmbH) have been pretreated. This increases wettability and improves adhesion.
  • the carrier film with the layer is transferred to a heatable drying chamber (volume: 15 l) and dried in a stream of oxygen at 0.6 l/min at 80° C. for a total of 2 h.
  • tempering was carried out at about 100° C. in air for about 6 hours.
  • Drying is carried out in a vacuum as follows:
  • the carrier film with the layer is transferred to a vacuum drying cabinet and dried there at 350 mbar and 75° C. for a total of 3 to 4 hours.
  • the bond between the semi-laminate and the cover film is achieved using an autoclave process.
  • a so-called “pre-composite” is produced with a roller press from semi-laminate and cover film with the help of a bonding agent (50% glycerin solution in water).
  • a permanent one is then created in the autoclave with heat (approx. 100 °C) and pressure (approx. 12 bar). Bond created between the films.
  • Example 5 To seal the edges, the silicate layer was removed up to 4 mm from the edge and replaced with a transparent, alkali-resistant hot-melt adhesive (hot-melt adhesive).
  • hot-melt adhesive a transparent, alkali-resistant hot-melt adhesive
  • the coating solution AP To prepare the coating solution AP, first 121.12 g aluminum hydroxide paste Alugel type A 671 (from Chemipharm) are dissolved in 125 g 85% phosphoric acid. 3.28 g tartaric acid and 0.76 g glycolic acid are then dissolved. Water is removed from the mixture in a rotary evaporator so that 149 g are left of the original mass of 250.16 g. The product is a transparent, viscous solution.
  • a PET film (e.g. Hostaphan RN100, 100 ⁇ m thick, Mitsubishi Polymers) was used as carrier and cover film, which was provided with an adhesion-promoting transparent layer a few micrometers thick in the following manner: 1 g glycerol is dissolved in 18 g water , 0.5 g Lupamin 9095 (BASF), 2 g Poval solution (12% Poval 4-88 in water, Kuraray). This solution is applied thinly to the polyester film using a spiral doctor blade and dried at 100° C. for a few minutes.
  • BASF 0.5 g Lupamin 9095
  • 2 g Poval solution 12% Poval 4-88 in water, Kuraray
  • the viscous coating solution AP described above is applied to the polyester film using a doctor blade (coating bar) (squeegee gap 1 mm) and dried (at room temperature or elevated temperature up to 100° C.).
  • the cover film is laminated on using a heatable calender with a feed rate of 7 cm/min and a roller temperature of 120.degree.
  • the phosphate layer was removed up to 4 mm from the edge and the PET foils were welded together using ultrasound.
  • PET films e.g. Hostaphan RN100, 100 ⁇ m thick, Mitsubishi Polymers
  • Pyrosil process Innovent e. V./SURA Instruments GmbH
  • the silicate layer was removed 4 mm from the edge and replaced with a transparent acid-resistant elastic adhesive.
  • Water is removed from the mixture in a rotary evaporator so that 79 g of the original mass of 102.5 g are still left.
  • the product is a colorless, transparent, viscous solution.
  • the water content is 50%.
  • the silicate layer was removed up to 4 mm from the edge and the PET foils were thermally welded together.
  • the carrier film with the layer is transferred to a heatable drying chamber (volume 15 liters) and dried in a stream of oxygen of 0.6 l/min at 80° C. for a total of 2 hours.
  • Alugel type A 671 (from Chemipharm) are first dissolved in 17.48 g 85% phosphoric acid. A solution of 0.18 g of sodium hydroxide in 11 g of water is then added, followed by 1.03 g of borax. Water is removed from the mixture in a rotary evaporator so that 27.6 g of the original 47 g mass are left. The product is a transparent, viscous solution.
  • Water is removed from the mixture in a rotary evaporator so that the water content is only 46 to 49%.
  • the bond was made using the vacuum bonding method in an incapcell vacuum laminator from sm innotech in Bocholt at about 110 °C within about 5 minutes.
  • the silicate layer was removed 4 mm from the edge and replaced with a transparent alkali-resistant elastic adhesive.
  • Polypropylene foils SP60LB from Profol are used as carrier and cover foils with the following adhesion-promoting coating:
  • a titanium oxide-zirconium oxide sol is applied to the foils with a spiral doctor blade, produced by hydrolysis and condensation of titanium and zirconium alcoholates in isopropanol with diluted nitric acid.
  • the metal oxide content of the sol is 0.3%, for example. This layer can be dried in air at room temperature.
  • the recipes can be combined in almost any way with the drying, laminating and edge sealing processes described.
  • the parameters must be adjusted in individual cases.

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Abstract

Die Erfindung umfasst einen Brandschutzschichtverbund zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes nach den jeweils unabhängigen Ansprüchen. Die Erfindung liegt im technischen Gebiet von nicht brennbaren und brandhemmenden Materialien, insbesondere von im Brandfall intumeszierenden Folienverbunden. Der bereitgestellte Brandschutzschichtverbund umfasst wenigstens eine Kunststoffschicht, die eine transparente Brandschutzschicht umgibt, wobei die Brandschutzschicht ein intumeszierendes Material umfasst. Der Brandschutzschichtverbund ermöglicht es, in kompakter Bauweise einen effektiven Brandschutz zu erreichen. Darüber kann sich der Brandschutzschichtverbund dadurch auszeichnen, dass er auch unter Einwirkung von sehr hohen Temperaturen keinen Ruß und keine giftigen Rauchgase freisetzt. Dadurch kann verhindert werden, dass es im Brandfall zu einer gesundheitlichen Gefährdung eines Benutzers des Brandschutzschichtverbunds kommt.

Description

Brandschutzschichtverbund zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial
Die Erfindung umfasst einen Brandschutzschichtverbund zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
Brandschutzschichtverbundes nach den jeweils unabhängigen Ansprüchen. Die Erfindung liegt im technischen Gebiet von nicht brennbaren und brandhemmenden Materialien, insbesondere von im Brandfall intumeszierenden Folienverbunden. Der bereitgestellte Brandschutzschichtverbund umfasst wenigs- tens eine Kunststoffschicht, die eine transparente Brandschutzschicht umgibt, wobei die Brandschutzschicht ein intumeszierendes Material umfasst. Der Brandschutzschichtverbund ermöglicht es, in kompakter Bauweise einen effektiven Brandschutz zu erreichen. Darüber kann sich der Brandschutzschichtverbund dadurch auszeichnen, dass er auch unter Einwirkung von sehr hohen Tem- peraturen keinen Ruß und keine giftigen Rauchgase freisetzt. Dadurch kann verhindert werden, dass es im Brandfall zu einer gesundheitlichen Gefährdung eines Benutzers des Brandschutzschichtverbunds kommt. In vielen Bereichen der Industrie, des Verkehrs oder im Wohnbereich etc. werden bevorzugt unbrennbare Materialien eingesetzt. Sofern brennbare Stoffe noch verwendet werden müssen/sollen, sind sie zumindest flammhemmend auszurüsten. Oder die Entzündung muss verhindert werden. Eine wesentliche Materialgruppe mit sehr vielfältigen Anwendungsbereichen stellt hierbei die Gruppe der organischen Polymere bzw. der Kunststoffe dar, die aufgrund ihrer chemischen Basis - diese bestehen überwiegend aus organischen Kohlenwasserstoffen in Verbindung mit Heteroatomen u.a. des Stickstoffs oder Sauerstoffs etc. - stets brennbar sind und zumeist im Brandfall eine hohe Brandlast darstellen und eine Brandweiterleitung verursachen.
Um dieses Problem zu umgehen, wurden bisher die brennbaren Stoffe durch einen unbrennbaren Stoff ersetzt, was jedoch zu einer eingeschränkten Materialauswahl führt.
Eine weitere Möglichkeit das Problem zu lösen ist, dass Polymere z.B. mit Blähgrafit oder Aluminiumhydroxid als Pulverfüllstoffe oder mit Phosphonaten versetzt werden. Bei Hitzeeinwirkung expandiert der Blähgraphit und bildet eine Intumeszenzschicht auf der Materialoberfläche. Dies verlangsamt die Brandausweitung und wirkt den für den Menschen gefährlichsten Brandfolgen, nämlich der Bildung toxischer Gase und Rauch, entgegen. Damit kann die Entflammbarkeit ggf. reduziert werden. Oft ändern sich dadurch jedoch auch die Polymereigenschaften gravierend. Zur Erzeugung transparenter, organischer Polymerfolien bleiben dann fast nur noch die Phosphonate. Deren flammhemmende Wirkung ist jedoch oft unterdurchschnittlich.
Im Brandschutz bezeichnet der Begriff „intumeszierend" das zweckdienliche "Schwellen" bzw. Aufschäumen von Materialien unter Hitzeeinwirkung.
Intumeszente Baustoffe nehmen unter Hitzeeinwirkung an Volumen zu und entsprechend an Dichte ab. In der Regel finden intumeszente Stoffe im vorbeugenden baulichen Brandschutz Anwendung, wo sie folgende Aufgaben erfüllen können:
• Aufschäumen zum Formen einer leichten Isolationsschicht als Hitzebremse. Expandierbares Graphit (Blähgraphit) etwa setzt bei Wärmeeinwirkung Gase frei. Wenn es beispielsweise dem isolierenden Mantel einer elektrischen Leitung zugesetzt wird, so bildet es mit dem veraschenden Isolierungsmaterial eine "geschäumte" Ascheschicht, welche die Sauerstoffzufuhr - und somit die Flammenausbreitung - behindert.
• Endotherme Kühlung durch verdunstendes Kristallwasser (Hydrate); z. B. bei Baustoffen aus Gips
• Bildung eines Brandschutzschotts durch Expansionsdruck, z. B. beim Ausfüllen des Hohlraums, den ein schmelzendes Kunststoff-Rohr in einem Wand- oder Deckendurchbruch hinterlässt.
Intumeszente Baustoffe werden auch "Dämmschichtbildner" genannt.
Außerdem gibt es die Möglichkeit der Verkleidung oder Beschichtung. Es gibt z.B. weiße Polymerfolien, hoch gefüllt mit Aluminiumhydroxid, die sehr schwer entflammbar sind und eine wirksame Barriere gegen die Flammen bilden, z.B. auf Holzoberflächen. Diese Folien eignen sich aufgrund ihrer Farbgebung jedoch nicht für alle Einsatzzwecke.
Bekannte Materialien sind beispielsweise flexible Folien, Gewebe, Vliese die brandhemmend ausgerüstet sind, jedoch keine nennenswerte Barrierewirkung im Brandfall entfalten. Einige der bekannten Materialien sind transparente Produkte.
Andererseits sind auch flexible Folien, Gewebe, Vliese die brandhemmend ausgerüstet sind bekannt, die eine Barrierewirkung im Brandfall entfalten. Diese sind jedoch nicht transparent und eignen sich daher nicht für jeden Einsatzzweck z.B. im Bereich von Oberflächen.
Weiterhin gibt es bereits Beschichtungen mit einer brandhemmenden Wirkung, welche im Brandfall eine Barrierewirkung entfalten und beispielsweise als transparenter Lack auf eine Oberfläche aufgetragen werden kann. Nachteilig ist dabei, dass derartige Lacke nicht ausreichend langlebig und widerstandsfähig sind.
Daher hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Brandschutzschichtverbund zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial bereitzustellen, der die Nachteile im Stand der Technik überwindet und eine flexible Anwendung im Sichtbereich ermöglicht. Ferner hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes anzugeben, welches die Nachteile im Stand der Technik überwindet und ein Laminieren der Brandschutzschicht ermöglicht. Insbesondere sollte es der Brandschutzschichtverbund ermöglichen, in kompakter Bauweise einen effektiven Brandschutz zu erreichen. Vorteilhafterweise sollte der Brandschutzschichtverbund auch dazu geeignet sein, unter Einwirkung hoher Temperaturen keinen Ruß und keine giftigen Rauchgase freisetzen, um eine gesundheitliche Gefährdung eines Benutzers des Brandschutzschichtverbunds zu verhindern.
Die Aufgabe wird durch einen Brandschutzschichtverbund sowie ein Verfahren gemäß dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die Erfindung umfasst einen Brandschutzschichtverbund zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial. Der Brandschutzschichtverbund umfasst wenigstens eine, eine transparente Brandschutzschicht umgebende (transparente) Kunststoffschicht (optional zwei solcher Kunststoffschichten) oder besteht daraus. Die Brandschutzschicht umfasst ein intumeszierendes Material. Dadurch bleibt die Ansichtsfläche der Kunststoffoberfläche für den Benutzer unverändert und im Brandfall entfaltet die Brandschutzschicht eine intumes- zierende und Brandenergie absorbierende Wirkung.
Der Brandschutzschichtverbund von wenigstens einer Kunststofffolie (optional zwei Kunststofffolien) und einer Brandschutzfolie, die auch durch Gewebe und Fasern verstärkt sein kann, bzw. von einer Brandschutzfolie, die zwischen zwei Kunststofffolien laminiert ist, oder Mehrfachaufbauten dieser Anordnung (Mehrfachschichtverbund), kann für sich ein eigenständiges Brandschutzelement (z.B. einen Brandschutzvorhang, ein Brandschutzrollo, eine Brandschutzhaube usw.) darstellen. Anders ausgedrückt kann der Brandschutzschichtverbund und/oder der Mehrfachschichtverbund aus den oben genannten Komponenten bestehen. Alternativ kann der Brandschutzschichtverbund und/oder der Mehrfachschichtverbund weitere Komponenten aufweisen, d.h. als Verbund mit weiteren Komponenten (z.B. einem Rahmen, einer Zarge und/oder einer Wand) vorliegen und damit einen Teil eines Brandschutzsystems darstellen. Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass die Kunststoffschicht die Brandschutzschicht vollständig oder teilweise umgibt.
Umgibt die Kunststoffschicht die Brandschutzschicht teilweise, bevorzugt nur auf einer ersten Seite der Brandschutzschicht, kann der Brandschutzschichtverbund eine weitere Schicht umfassen, die auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden, Seite der Brandschutzschicht angeordnet ist. Die weitere Schicht kann mindestens eine Eigenschaft aufweisen, die auch die Kunststoffschicht des Brandschutzschichtverbunds aufweist. Die Kunststoffschicht kann hierbei zumindest bereichsweise, bevorzugt an einem Rand der Kunststoffschicht, mit der weiteren Schicht (insbesondere flüssigkeitsdicht) verklebt und/oder verschweißt sein. Bevorzugt ist die Verklebung über einen Klebstoff und/oder ein Klebeband realisiert. Die Verschweißung ist bevorzugt über ein Ultraschallverschweißen und/oder thermisches Verschweißen der Kunststoffschicht mit der weiteren Schicht realisiert. Die weitere Schicht kann ein Material enthalten oder daraus bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Glas, Keramik, Metall, Holz, und Kombinationen hiervon. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform enthält die weitere Kunststoffschicht einen (bevorzugt transparenten) Kunststoff, der zum Kunststoff der (ersten) Kunststoffschicht identisch oder verschieden sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die weitere Schicht keinen (z.B. transparenten) Kunststoff enthält cider nicht aus einem (z.B. transparenten) Kunststoff besteht. Denkbar ist beispielsweise, dass die weitere Schicht eine Holzschicht eines Bodens oder eine Holzschicht einer Decke ist, d.h. der Brandschutzschichtverbund auf einem Holzboden oder einer Holzdecke aufgebracht ist. In diesem Fall ist die transparente Kunststoffschicht des Brandschutzschichtverbunds einem Benutzer zugewandt.
Umgibt die Kunststoffschicht die Brandschutzschicht vollständig, kann die Kunststoffschicht zumindest bereichsweise, bevorzugt an einem Rand der Kunststoffschicht, mit sich selbst (insbesondere flüssigkeitsdicht) verklebt und/oder verschweißt sein. Bevorzugt ist die Verklebung über einen Klebstoff und/oder ein Klebeband realisiert ist. Die Verschweißung ist bevorzugt über ein Ultraschallverschweißen und/oder thermisches Verschweißen der Kunststoffschicht mit sich selbst realisiert. In der Alternative, dass die Kunststoffschicht die Brandschutzschicht vollständig umgibt, wird im Gebrauch verhindert, dass die Brandschutzschicht durch den Kontakt zur Umgebungsluft eintrübt, indem mit dem Kohlendioxid aus der Luft Alkalikarbonate gebildet werden, die als weiße Kristalle an der Schichtoberfläche sichtbar werden oder durch den Kontakt zu Wasser und anderen Reinigungsmitteln aufgelöst wird. Auch wird durch die einhüllenden Polymerfolien die Änderung des Wassergehaltes der Brandschutzschicht gemindert oder unterbunden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Brandschutzschicht eine wasserhaltige Silicatschicht umfasst, bevorzugt eine Alkalisilicatschicht besonders bevorzugt eine gemischte Alkalisilicatschicht der Alkalimetalle Natrium und/oder Kalium und/oder Lithium. Dies bewirkt eine gute mechanische Stabilität des dicken kombinierten Schaums, der sich in einem Brandfall bildet und der sehr flammunempfindlich ist.
Nach einem bevorzugten Aspekt umfasst die Brandschutzschicht Aluminiumdihydrogenphosphat. Dies ermöglicht u. a., dass die Kunststoffschicht, die für sich allein stark brennbar ist auch unter Einhaltung der Brandschutzbestimmungen verwendet werden kann und nicht unter starker Rußbildung oder Tropfen- bildung verbrennt, sondern ein weites gehendes Erlöschen der Flammen erfolgt und somit eine Flammbildung und Brennbarkeit ganz oder Großteils verhindert wird. Ein weiterer Vorteil von Aluminiumdihydrogenphosphat (AlfFhPC h) ist, dass es pro Mol drei Phosphatgruppen aufweist und damit beispielsweise im Vergleich zu einer entsprechenden Molmenge an Aluminiumphosphat (AIPO4) eine deutlich höhere Flammschutzwirkung entfaltet. Abgesehen davon hat Aluminiumdihydrogenphosphat den weiteren Vorteil, dass es bei Erhitzung in mehreren Temperaturstufen Wasser abspaltet, welches wiederrum aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität eine Erhitzung des Brandschutzschichtverbunds verzögern kann. Insgesamt ergibt sich durch die Gegenwart von Aluminiumdihydrogenphosphat in der Brandschutzschicht ein deutlich verbesserter Brandschutz.
Vorteilhaft ist, wenn die Brandschutzschicht schaumbildende Borverbindungen umfasst. Dadurch kann die intumeszierende Wirkung verbessert werden. Die Brandschutzschicht des Brandschutzschichtverbunds kann eine Dicke, in einer Richtung senkrecht auf die Fläche der Brandschutzschicht, im Bereich von 10 um bis 2 mm, bevorzugt im Bereich von 50 um bis 1,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 um bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 150 um bis 900 um, aufweisen. Eine Dicke in diesen Bereichen ermöglicht es, den Brandschutzschichtverbund sehr kompakt, d.h. flach, auszugestalten, ohne dass die Brandschutzwirkung negativ beeinträchtigt wird.
Die Brandschutzschicht kann zumindest bereichsweise eine Transmission von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, für Licht einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 800 nm, aufweisen. Der Vorteil an dieser Ausgestaltungsform ist, dass für einen Benutzer des Brandschutzschichtverbunds Gegenstände auf der anderen Seite des Brandschutzschichtverbunds sichtbar bleiben können. Damit lassen sich Rettungsmaßnahmen schneller und sicherer durchführen.
Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst die Kunststoffschicht einen brennbaren, pyrolysierbaren oder nicht-brennbaren Kunststoff. Damit können an sich brennbare Kunststoffe aus vielen Bereichen der Industrie, des Verkehrs oder im Wohnbereich, in denen bevorzugt unbrennbare Materialien eingesetzt werden, genutzt werden. Damit kommen viele preiswerte kommerzielle Folien in Frage. Als brennbare Basisfolie wären das z. B. PET, PMMA, PC, PP, usw.. Auch nicht brennbare oder schlecht brennbarer Folien (z. B. ETFE, PVDF, PVdC) können verwendet werden.
Die Kunststoffschicht des Brandschutzschichtverbunds kann eine Dicke, in einer Richtung senkrecht auf die Fläche der Brandschutzschicht, im Bereich von 10 pm bis 1 mm, bevorzugt eine Dicke im Bereich von 20 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt eine Dicke im Bereich von 40 pm bis 200 pm, insbesondere eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 100 pm, optional eine Dicke im Bereich von 60 pm bis 80 pm, aufweisen. Je geringer die Dicke ist, desto flexibler gestaltet sich der Brandschutzschichtverbund. Ferner erlaubt eine geringe Dicke eine kompakte, d.h. flache, Ausgestaltung des Brandschutzschichtverbunds. Die geringe Dicke hat noch einen weiteren, überraschenden Vorteil: Während der Einwirkung von Hitze schmilzt die dünne Kunststoffschicht, während sich das intu- meszierendes Material der Brandschutzschicht gleichzeitig zu einem Schaum ausdehnt. Der entstehende, expandierte Schaum der Brandschutzschicht kann die geschmolzene, dünne Kunststoffschicht vollständig aufnehmen und bildet ein Glas aus, das den Kunststoff vor Sauerstoff und vor einer Verbrennung schützt. Unter Sauerstoffabschluss und weiterer Hitzeinwirkung pyrolysiert der Kunststoff im schützenden Glas zu Kohlenstofffasern, die dem expandierten Glas eine starke mechanische Stabilität verleihen. Dieser überraschende Effekt wird weiter unten noch genauer beschrieben. Insgesamt kann durch diese Ausgestaltungform auf geringem Bauraum ein effektiver Brandschutz ohne Freisetzung von Ruß und giftigen Rauchgasen und ohne Gefahr von ablösenden Teile des Brandschutzschichtverbunds ermöglicht werden. Damit kann eine gesundheitliche Gefährdung eines Benutzers des Brandschutzschichtverbunds effektiv verhindert werden.
Die Kunststoffschicht kann transparent sein, bevorzugt zumindest bereichsweise eine Transmission von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, für Licht einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 800 nm aufweisen. Der Vorteil an dieser Ausgestaltungsform ist, dass für einen Benutzer des Brandschutzschichtverbunds Gegenstände auf der anderen Seite des Brandschutzschichtverbunds sichtbar bleiben können. Damit lassen sich Rettungsmaßnahmen schneller und sicherer durchführen.
Ferner kann die Kunststoffschicht zumindest bereichsweise auf einer Seite, die der Brandschutzschicht zugewandt ist, ein Titanoxid-Sol und/oder Zirkonoxid- Sol aufweisen. Der Vorteil hierbei ist, dass die Haftung der Kunststoffschicht an der Brandschutzschicht verbessert, was die mechanische Stabilität des Brandschutzschichtverbunds erhöht, da es seine Delamination und damit sein vorzeitiges Versagen im Brandfall verhindert.
Vorteilhafterweise liegt das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenver- hältnis von SiO2/Na2O der Brandschutzschicht zwischen 2 und 3, bevorzugt zwischen 1,5 : 1 und 6 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,3 : 1 und 4 : 1. Dies ermöglicht eine optimale Verarbeitbarkeit der Brandschutzschicht in dem Brandschutzschichtverbund.
Nach einem vorteilhaften Aspekt liegt das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenverhältnis von SiCh/I^O der Brandschutzschicht zwischen 5 : 1 und 1 : 1, bevorzugt zwischen 4 : 1 und 1,3 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,5 : 1 und 2 : 1. Dadurch kann die Brandschutzschicht in vielfältiger Weise eingesetzt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenverhältnis von SiCh/I^O der Brandschutzschicht zwischen 15 : 1 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 7,5 : 1 und 2,5 : 1, besonders bevorzugt zwischen 6 : 1 und 3 : 1 liegt. Somit können die Materialen entsprechend der Verwendung flexibel eingesetzt werden. Es sind auch Mischungen dieser Alkalimetallwassergläser untereinander möglich sowie die Herstellung von Wassergläsern oder Wasserglasgemischen der Alkalimetalle durch Vermischen der entsprechenden Alkalimetallhydroxyde mit monodispersen und/oder polydispersen Kieselsolen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Brandschutzschicht einen Wassergehalt in einem Bereich von 10 -45 % bevorzugt von 20 - 30% aufweist. Richtet man eine Feuerquelle auf den Brandschutzschichtverbund muss erst einmal die hohe Wärmekapazität für die Verdampfung des Wassers in der Brandschutzschicht aufgebracht werden. Bei der thermischen Belastung (Brandfall) reagiert die beschriebene Brandschutzschicht auf anorganischer, wasserhaltiger Basis dahingehend, dass durch die Verdampfung des enthaltenen Wassers und die gleichzeitige thermoplastische Verformung des Schichtmaterials zum Intumeszieren bzw. zur Ausbildung eines gezielt grob- bzw. feinkörnigen Schaumes kommt. Dadurch kann sich das Volumen des Materials leicht um den Faktor 10 bis 20 vergrößern. Durch die hohe Verdampfungsenthalpie des in relativ hohem Maße enthaltenen Wassers wird dem System bzw. dem Brand in erheblichem Maße Energie entzogen. Der sich ausbildende Schaum ist auch bei hohen Temperaturen thermisch und mechanisch stabil (da sich aus dem Kunststoff der mindestens einen Kunststoffschicht ein Kohlenstoffgerüst ausbildet und der Schaum durch besagtes Kohlenstoffgerüst nicht schmilzt) und thermisch isolierend, so dass es weder zur Weiterleitung der Brandenergie noch zur Weitergabe der Flammen kommt und eine somit Brandausbreitung wirksam verhindert werden kann.
Bei der thermischen Belastung von dem mit jeweils mindestens mit einer Grenzfläche mit der anorganischen Brandschutzschicht verbundenen Kunststoff kommt es in jedem Falle zur direkten Entzündung des Kunststoffes selbst oder der durch seine thermische Belastung gebildeten flüssigen oder gasförmigen Pyrolyseprodukte. Bei der Verflüssigung des brennenden Kunststoffes geht eine besondere Gefahr zur weiteren Brandausbreitung von abtropfenden und brennenden Kunststofftropfen aus.
Überraschende Beobachtung beim gleichzeitigen Verlauf beider Reaktionen: Kommen beide Abläufe jedoch gleichzeitig vor - falls beide Materialien sich im direkten Kontakt befinden - dann zeigt sich überraschenderweise, dass es zu einer kombinierten Reaktion beider Materialien (anorg. Brandschutz- schicht/Kunststoff) kommt, die zu einer teilweisen bzw. sogar vollständigen Unbrennbarkeit des sich bildenden kombinierten Schaumes führt. Die Ursache dafür besteht im zeitlichen Ablauf der sich ergänzenden beiden vorab beschriebenen Reaktionsverläufe beider Materialien und der daraus resultierenden synergetischen Prozesse und sich ausbildenden Materialkombinationen. So kommt es beim parallelen Ablauf beider Reaktionen zur Durchdringung des anorganischen Schaumes sowie des schmelzenden Kunststoffes, so dass das organische, kohlenstoffhaltige und brennbare Material des Kunststoffes nun von einer nichtbrennbaren und gasdichten Glasmatrix umschlossen und damit der oxidierenden Atmosphäre (Luft/Sauerstoff) entzogen wird. Dadurch kommt es in der Abfolge der Reaktion nunmehr zu einer Karbonisierung der organischen Matrix des Kunststoffes sowie zur Ausbildung einer mechanisch verstärkend wirkenden Kohlenstoffgerüst-Struktur des ehemaligen Kunststoffes innerhalb der sich ausbildenden und umschließenden Glasstruktur. Dadurch werden die mechanischen und thermischen Eigenschaften der sich ausbildenden dicken Schaumstruktur wesentlich verstärkt, so dass ein Abschmelzen des Schaumes auch bei höheren Temperaturen und stärkerer Brandbelastung wirksam verhindert und die Schutzwirkung erhöht werden kann. Bei geeigneter Kombination von anorganischer Brandschutzmittel-Schaumstruktur und schmelzbarem Kunststoff-Materialeinsatz - bzw. geeigneter Materialdicken an Ausgangsmaterial im Verhältnis zueinander - kann so der Brandfall verhindert werden.
Positiv ist auch zu vermerken, dass die sich im Brandfall ausbildende hybride und großvolumige Schaumstruktur aus gecracktem und karbonisiertem Kunst- Stoff und Silicat- bzw. Phosphatmatrix bzw. -Umhüllung eine dicke und mechanisch stabile unbrennbare und hitzeabsorbierende Barriere gegenüber dem weiteren Flammangriff darstellt und somit sehr wirksam einer weiteren Ausbreitung des Feuers entgegenwirkt. Z. B. kann durch das Schmelzen des Kunststoffes und das Aufschäumen der Silicatschicht ein unbrennbarer Schaum entstehen, durch das brennbare Polymermaterial von einer glasigen silicatischen Schicht vor der Oxidation durch Sauerstoff geschützt und am Brennen gehindert wird. Ein weiterer Effekt ist die mechanische Stabilisierung (Viskositätserhöhung) des Silicat- oder Phosphatschaumes durch Kohlenstoffpartikel, die sich in diesem durch Pyrolyse von enthaltenen organischen Additiven (z. B. Glycerin, Amine, Carbonsäuren, Zuckerverbindungen) im Brandfall bilden. Nicht zuletzt kann das aus der Silicatschicht verdampfende Wasser so stark kühlend wirken, bzw. auch der entstehende Wasserdampf den Sauerstoffzutritt erschweren, dass in einer frühen Phase des Brandes bereits dadurch die Flammen erlöschen oder sich gar nicht erst bilden.
Die Brandschutzschicht des Brandschutzschichtverbunds kann 0 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,2 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,4 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1 Gew.-%, Glycerin, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Brandschutzschicht, enthalten. Optional enthält die Brandschutzschicht kein Glycerin. Glycerin in der Brandschutzschicht kann die Brandschutzschicht flexibler machen und deren Trocknung beschleunigen. Ein geringer Gehalt an Glycerin bzw. die Abwesenheit von Glycerin hat jedoch den Vorteil, dass die Brandschutzschicht und damit der Brandschutzschichtverbund kostengünstiger bereitgestellt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Brandschutzschicht Fasern, insbesondere Glasfasern und/oder Metallfasern (z.B. Edelstahlfasern) und/oder Metalllegie- rungsfasern und/oder keramische Fasern, umfasst. Die Fasern können als Gewebe vorliegen. Es ist möglich, dass die Brandschutzschicht ein keramisches Gewebe umfasst. Ferner ist möglich, dass die Brandschutzschicht alkalisch stabile Glaszusammensetzungen (bevorzugt als Fasern, optional in einem Gewebe) und/oder Kunststoffzusammensetzungen (bevorzugt als Fasern, optional in einem Gewebe) umfasst. Dies ermöglicht, dass ein Brandschutzschichtverbund frei hängend angeordnet werden kann, ohne, dass es im Brandfall zu einem Durchschmelzen und damit verbundenen Herabtropfen des Materials cider Herunterfallen kommt. Die Anordnung der Faser ist grobmaschig, sodass der Brandschutzschichtverbund lichtdurchlässig ist. Denkbar ist auch, dass die Kunststofffolie selbst Glasfasergewebe oder Metalldrahtgewebe enthält, um das Abfallen zu verhindern.
Nach einem bevorzugten Aspekt umfassen die Fasern eine Gewebestruktur. Ein Gewebe ist ein in bestimmter Weise gewebter, aus sich kreuzenden Fäden bestehender Stoff, wie z. B. ein feines, grobes, festes, synthetisches Gewebe. Die Gewebestruktur kann dergestalt ausgestaltet sein, dass die Brandschutzschicht an Stellen transparent ist, an denen die Brandschutzschicht Fasern des Gewebes aufweist oder keine Fasern des Gewebes aufweist. In ersterem Fall kann das Gewebe selbst für sichtbares Licht (d.h. Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 800 nm) transparent sein. In letzterem Fall kann das Gewebe selbst für sichtbares Licht intransparent sein, aber die Gewebestruktur beispielsweise so ausgestaltet sein, dass die Brandschutzschicht Gewebe-freie Stellen aufweist, die für sichtbares Licht transparent sind. Die Gewebe-freien Stellen können ein transparentes Gitter in der Brandschutzschicht ausbilden. Das transparente Gitter kann es einem Benutzer ermöglichen, die andere Seite des Brandschutzschichtverbunds zu sehen, wodurch sich Rettungsmaßnahmen schneller und sicherer durchführen lassen.
Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst die Brandschutzschicht mindestens eine flexible Folie. Dies eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten beispielsweise auch auf Oberflächen aus Glas, Keramik, Kunststoff, Metall und/oder Holz. Beispielsweise können diese Oberflächen auch gebogen sein. Derartige Oberflächen können z. B. für Möbel, Behälter usw. eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform kann der Brandschutzschichtverbund auf die Oberfläche aufgebracht sein, insbesondere die Oberfläche (z.B. eine Holzoberfläche) kaschieren.
Ferner kann der Brandschutzschichtverbund zur Veredlung eines bahnförmigen Materials verwendet werden, indem der Brandschutzschichtverbund auf das bahnförmige Material aufgebracht wird (z.B. durch das Kaschieren des bahnförmigen Materials mit dem Brandschutzschichtverbund). Das bahnförmige Material kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Kunststofffolie (z.B. enthaltend oder bestehend aus einem anderen Kunststoff als die mindestens eine Kunststoffschicht des Brandschutzschichtverbunds), Klebefolie, Stoffbahn, Holzdekor, Metallfolie, bahnförmiger Schaumstoff, Gummifolie, Elastomerfolie, Linoleum, Glasfaserfolie, Glasgewebefolie und Kombinationen hiervon.
Vorteilhaft ist, wenn der Brandschutzschichtverbund zwischen zwei Glasscheiben angeordnet ist (wobei der Brandschutzschichtverbund aus dieser Anordnung bestehen kann). Dies wirkt sich positiv auf die UV-Beständigkeit des Brandschutzglases aus, wenn als Polymerfolien UV-absorbierende Typen eingesetzt werden. Üblicherweise benötigt man in klassischen Brandschutzverglasungen dafür eine zusätzlich einzulaminierende Kunststofffolie wie z.B. EVA- cider PVB-Folien und eine weitere Glasscheibe, die den gesamten Aufbau deutlich schwerer macht. Mit einer Anordnung des Brandschutzschichtverbundes zwischen zwei Glasscheiben kann somit eine deutliche Gewichtsreduktion in Verbindung mit einer hohen UV-Beständigkeit erzielt werden. Ein weiterer Vorteil liegt in den mechanischen Sicherheitseigenschaften. Zur Herstellung von „Verbundsicherheitsglas" aus Brandschutzglas ist eine geeignete Polymerfolie (z. B. PVB oder EVA) und eine weitere Glasscheibe erforderlich. Diese weitere Glasscheibe kann entfallen, da die Polymer-Sicherheitsfolie bereits in dem Brandschutzschichtverbund enthalten ist. Somit führt auch die Anordnung zu einer deutlichen Gewichtsreduktion in Verbindung mit den geforderten mechanischen Sicherheitseigenschaften des Verbundsicherheitsglases. In einer bevorzugten Ausführungsform ist somit zwischen jeder der zwei Glasscheiben und der Brandschutzschicht keine weitere Kunststoffschicht angeordnet, die Ethy- len-Vinylacetat-Copolymer und/oder Polyvinylbutyral enthält oder daraus besteht, besonders bevorzugt keine weitere Kunststoffschicht angeordnet.
Alternativ kann jedoch zwischen jeder der zwei Glasscheiben und der Brandschutzschicht eine weitere Kunststoffschicht angeordnet sein, wobei die weitere Kunststoffschicht besonders bevorzugt Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und/oder Polyvinylbutyral enthält oder daraus besteht. Diese Alternative hat jedoch den Nachteil, dass der Brandschutzschichtverbund weniger kompakt und weniger leicht ausgestaltet ist. Ein Vorteil kann eine höhere mechanische Stabilität des Brandschutzschichtverbunds sein. Besteht die Brandschutzschicht u. a. aus Natriumsilikat, Wasser und Polyalkoholen (z. B. Glycerin und/oder Sorbitol) bilden sich bei UV-Bestrahlung sichtbare Wasserstoffbläschen. Das macht die Zwischenschicht und damit z.B. auch die Brandschutz-Glaseinheit insgesamt empfindlich gegen ultraviolette Lichtstrahlen, da bei einer Beaufschlagung mit ultraviolettem Licht durch die Entwicklung von feinen und feinsten Bläschen in der Brandschutzschicht eine Trübung eintritt. Die Wasserstoffbläschenbildung kann überraschenderweise vermieden werden, wenn zur Herstellung der Natriumsilikatlösung Natronlauge und Klebosol (Kieselsol, d.h. SiCh-Pa rti kel) verwendet werden.
Die Brandschutzschicht enthält daher in einer bevorzugten Ausgestaltungsform SiO2-Pa rtikel. Die SiC>2-Partikel weisen bevorzugt einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 bis 50 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 15 nm, auf. Der mittlere Durchmesser der SiO2-Partikel bezieht sich insbesondere auf einen über dynamische Lichtstreuung ermittelten Durchmesser. Es ist vorteilhaft, wenn die SiCh-Pa rti kel an ihrer Oberfläche eine Schicht aufweisen, die ein Silikat (z.B. Natriumsilikat, Kaliumsilikat und/oder Lithiumsilikat) enthält oder daraus besteht. Eine solche Schicht kann beispielsweise erzeugt werden, indem die SiO2-Partikel mit einer wässrigen Lösung eines Alkalihydroxids (z.B. wässrige Lösung von NaOH, KOH und/oder LiOH), behandelt werden.
Hierzu wurden mit den Brandschutzschichten der Ausführungsbeispiele 1 und 13 jeweils 2 identische Glaslaminate des Aufbaus 3 mm Floatglas/1 mm Brand- schutzschicht/3 mm Floatglas hergestellt. Beide Glaslaminate wurden gemeinsam einer beschleunigten UV-Alterung in einem Sun-Tester unterzogen und die zeitliche Entwicklung der Blasen- und Trübungsbildung registriert.
Die Probe aus dem Ausführungsbeispiel 1 zeigte die bekannten Ergebnisse der UV-Alterung. Es bildeten sich mit zunehmender Bestrahlungsdauer viele kleine und größere Blasen sowie flächige Eintrübungen. Überraschenderweise zeigte sich auch bei mehrtägiger UV-Alterung der Probe aus dem Ausführungsbeispiel 13 (Brandschutzschicht enthält mit Natronhydroxid behandeltes Klebosol 30V12, d.h. enthält SiO2-Pa rti ke I, die einen Durchmesser von 12 pm haben und an der Oberfläche eine Natriumsilikatschicht aufweisen) keine Blasenbildung und auch keine Eintrübungen.
Es wurde ein Heraeus Suntest GPS verwendet mit einer Xenonlampe, deren spektrale Emission in hohem Maße der Spektralverteilung der Sonnenstrahlung im UV-Bereich und im Bereich des sichtbaren Lichtes entspricht. Bestrahlungsstärke ca. 700 W/m2 im Wellenlängenbereich 200-800 nm.
Bestrahlungsdauer 5 Tage.
Vorteilhaft ist, wenn das Verfahren unter Verwendung einer Natriumsilicatlösung umfassend Klebosol (Kieselsol) und Natronlauge durchgeführt wird. Dies verhindert, dass sich kleine sichtbare Bläschen aus Wasserstoff in der Brandschutzschicht bilden. Dabei entsteht eine Brandschutzfolie aus den Rohstoffen Klebosol und Natronlauge, welche selbst bereits UV-stabil ist.
Nach einem vorteilhaften Aspekt wird ein Mehrfachschichtverbund ausgebildet, welches wenigstens zwei Brandschutzschichtverbunde umfasst oder daraus besteht, wobei die Brandschutzschichtverbunde derart ausgebildet sind, um stoffschlüssig miteinander verbunden zu sein. Dies erlaubt die Herstellung von Produkten mit einer wesentlich höheren Stabilität. Beispielsweise können damit Sichtfenster, die nicht aus Glas sind, jedoch etwas flexibel sind, aber dennoch mechanisch stabiler als ein einfaches Laminat, hergestellt werden. Es können abwechselnd beliebig viele Schichten unterschiedlicher Materialien miteinander verbunden werden. Beispielsweise ist folgender Aufbau denkbar: Kunststoff-Brandschutzschicht-Kunststoff-Brandschutzschicht-Holz-Brand- schutzschicht-...- Brandschutzschicht-Holz.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes, wie vorgenannt erläutert. Das Verfahren umfasst die Schritte:
• Bereitstellen mindestens einer Kunststoffschicht und einer flexiblen, transparenten Brandschutzschicht mit einer Brandfall intumeszierenden Wirkung
• Laminieren der Brandschutzschicht zwischen den Kunststoff (der mindestens einen Kunststoffschicht) (optional von einer einzigen Kunststoffschicht oder von zwei Kunststoffschichten) bei einer Temperatur von 50 - 150 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von 100 - 120 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 110 °C. Dies ermöglicht, dass eine Brandschutzschicht zwischen zwei Kunststoffschichten laminiert werden kann.
Alternativ zum Laminieren ist es auch denkbar die beiden Kunststoffschichten mit der Brandschutzschicht zu verkleben. Auch denkbar ist eine Verklebung mit Glas mittels druckempfindlicher Klebstoffe und/oder vernetzender Klebstoffe und/oder einer Abdeckfolie.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bereitstellung der flexiblen, transparenten Brandschutzschicht die folgenden Schritte umfassen oder daraus bestehen: i) Aufbringen einer wässrigen Lösung enthaltend mindestens ein Brandschutzmaterial auf die Kunststoffschicht; und ii) Trocknung der auf die Kunststoffschicht aufgebrachten wässrigen Lösung.
Die wässrige Lösung kann eine Viskosität im Bereich von 1000 mPa-s bis 30000 mPa-s aufweisen, wobei sich die Viskosität auf eine Viskosität bezieht, die mit einem Viskosimeter VT550 von ThermoFischer über eine Messeinsatz SV-DIN- Messung mit einem Schergefälle von 30 s 1 bis 100 s 1 bei einerTemperatur von 25 °C bestimmt ist.
In dem Verfahren kann vor dem Aufbringen der Lösung auf die Kunststoffschicht ein Teil des Wassers aus der Lösung entfernt werden, bevorzugt durch Anlegen eines Vakuums. Durch diese Maßnahme kann die Viskosität und Appli- zierbarkeit der Lösung auf die Kunststoffschicht verbessert werden. Die Reduzierung des Wassergehalts hat zudem den Vorteil, dass die Konzentration des intumeszierendes Materials der Brandschutzschicht erhöht und das Gesamtgewicht und Gesamtvolumen des Brandschutzschichtverbundes verringert wird, wodurch sich ein effektiver Brandschutz in kompakterer Bauweise erreichen lässt. Ein weiterer Vorteil der vorherigen Entfernung des Wassers sowie der gleichzeitigen Erhöhung der Viskosität ist, dass dadurch überraschend die Trocknungszeit, die im Allgemeinen schon einmal 12-36 Stunden betragen kann, deutlich auf einen Bereich von wenigen Stunden bis herunter zu 30 Minuten sinkt. Dies deutet darauf hin, dass durch die Viskositätserhöhung auch die Struktur des Beschichtungsmaterials dahingehend geändert wird, dass es keine als Diffusionsbarriere für das zu entfernende Wasser wirkende initial getrocknete Oberflächenschicht ausbildet, welche bei den sonst üblichen Verfahren die Trocknung im Volumen deutlich verzögert.
In dem Verfahren kann ferner vor dem Aufbringen der Lösung auf die Kunststoffschicht die Lösung bei einer Temperatur von > 25 °C, bevorzugt einer Temperatur im Bereich von 60 °C bis 80 °C, und einem Druck von < 1013 mbar, bevorzugt einem Druck von < 200 mbar, besonders bevorzugt einem Druck von < 100 mbar, entgast werden. Die Entgasung unter diesen Bedingungen kann schnell und effektiv erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt nach dem Entgasen eine Anreicherung, insbesondere Sättigung, der Lösung mit Sauerstoff (z.B. reinem Sauerstoff). Über diese Maßnahmen kann die Alterungsstabilität der über die Lösung hergestellten Brandschutzfolie verbessert werden.
Abgesehen davon kann in dem Verfahren die Trocknung der auf die Kunststoffschicht aufgebrachten Lösung über ein Verfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Konvektionstrocknung, Strahlungstrocknung, Heizflächentrocknung und Kombinationen hiervon. Diese Verfahren haben sich als besonders schnelle Trocknungsverfahren herausgestellt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, ohne diese auf die hier dargestellte, spezifische Ausgestaltungsform einschränken zu wollen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brandschutzschichtverbundes.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brandschutzschichtverbundes 1 gezeigt. Der Brandschutzschichtverbund 1 dient der Verwendung als präventives Brandschutzmaterial. Der Brandschutzschichtverbund 1 umfasst wenigstens eine, eine transparente Brandschutzschicht 3 umgebende Kunststoffschicht 2. Die Brandschutzschicht 3 umfasst ein intumeszie- rendes Material. Die Kunststoffschicht 2 behält dadurch ihre sonstigen vorteilhaften Eigenschaften, welche ansonsten durch die flammhemmenden Additive verändert werden würden. Zusätzlich können der Kunststoffschicht 2 sowie der Brandschutzschicht 3 weiterhin Additive zugegeben werden.
Der Brandschutzschichtverbund 1 kann beispielsweise in Form von Laminat vorliegen. Als Laminat (von lateinisch lamina , Schicht') bezeichnet man einen Werkstoff oder ein Produkt, das aus zwei oder mehreren flächig miteinander verklebten/verbundenen Schichten besteht. Diese Schichten können aus den gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Herstellung eines Laminats bezeichnet man als laminieren. Zur Versiegelung der Ränder derartig hergestellter Schichtaufbauten können auch andere Materialien verwendet werden als zum Laminieren an sich. Beispielsweise kann eine Randversiegelung mittels Klebeband erfolgen. Weiterhin kann ein Füllmaterial im Randbereich eingebracht werden. Denkbar ist auch ein direktes Verschweißen der beiden Kunststofffolien am Rand (thermisch oder durch Ultraschall).
Mit Hilfe der nun entwickelten Brandschutz-Laminate - einfaches Bilayer-Lami- nat mit Folie und Brandschutzmittel - lassen sich durch Auflaminieren bzw. Aukleben dieses Bilayers auf andere Substrate (u. a. Glas oder ein bahnförmiges Material) neuartige und leichtere Brandschutzmaterialien herstellen.
Diese haben z. B. durch den Aufbau Glas/Brandschutzmittel (Brandschutz- schicht)/Kunststoff-Folie gegenüber Glas/Brandschutzschicht/Glas den Vorteil eines leichteren Aufbaus und wenn die Kunststoff-Folie auf der Außenseite angebracht ist auch noch den des UV- und Einbruchschutzes.
Durch die Wahl der mit dem Brandschutzschicht verbundenen Folie in Kombination mit Solarfolien, dekorativen Folien, mit Hitzeschutzschicht bedampften Folien usw. lassen sich noch zusätzliche Eigenschaften kombinieren.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Folie mit einer adhäsiven Schicht und einer dünnen Abdeckfolie versehen wird die leichtabziehbar ist, so dass die Kombination Folie/Brandschutzschicht/Folie/Kleber/(temporäre) Abdeckfolie (zu entfernen) mit diversen Oberflächen verbunden werden kann und diese brandfest macht. Alternativ kann die Folie mit einem bahnförmigen Material versehen werden (optional mit einer adhäsiven Schicht zwischen der Folie und dem bahnförmigen Material), sodass eine Kombination Folie/Brandschutz- schicht/Folie/(optional Kleber/)bahnförmiges Material entsteht. Die bahnförmige Oberfläche kann ein Textilgewebe und/oder Leder enthalten oder daraus bestehen. Damit kann beispielsweise ein Bezug für einen Sitz in einem Auto, einem Flugzeug und/oder einem Schiff mit dem Brandschutzschichtverbund ausgestattet werden.
Folgenden Oberflächen wären denkbar:
• Fußböden aus diversen Materialen (Laminate, Kork, PVC, Teppichboden usw.)
• Gebäudedecken aus Holz, Tapete ...
• Isolationen aus Styropor für Kälte- und Wärmedämmung
• Behälterauskleidungen
Wie in Fig. 1 ersichtlich, umgibt die Kunststoffschicht 2 die Brandschutzschicht 3 vollständig. Alternativ möglich ist jedoch auch, dass die Brandschutzschicht 3 teilweise von der Kunststoffschicht 2 umgeben ist. Derartige Anordnungen eignen sich beispielsweise als Verkleidung für Holztreppen, um im Brandfall einen Fluchtweg über die Treppe zu erhalten. Außerdem können damit z.B. Streifenvorhänge (transparente Raumteiler in Industrie-, Lagerhallen oder im Schiffbau) hergestellt werden. Denkbar ist auch grobmaschige Gewebe beispielsweise aus Glasfasern, Carbon, Metall oder Metalllegierung (z.B. Stahl, Edelstahl, vernickeltes Aluminium und/oder Titan) in die Brandschutzschicht 3 einzubetten, um zu verhindern, dass im Brandfall die Streifen schnell abschmelzen und zu Boden fallen.
Die Brandschutzschicht 3 umfasst eine wasserhaltige Silicatschicht, bevorzugt eine Alkalisilicatschicht besonders bevorzugt eine gemischte Alkalisilicatschicht der Alkalimetalle Natrium und/oder Kalium und/oder Lithium. Denkbar sind jedoch auch andere Materialien für die Brandschutzschicht 3 wie beispielsweise Aluminiumdihydrogenphosphat mit aufschäumenden Additiven wie z. B. Borverbindungen, organische Säuren. Eine Brandschutzschicht umfassend Aluminiumdihydrogenphosphat kann in gleicher Weise genutzt werden wie eine Brandschutzschicht umfassend eine wasserhaltige Silicatschicht, bevorzugt eine Alkalisilicatschicht und stellt damit eine eigenständige aber gleichwertige alternative Lösung dar. Weiterhin denkbar ist, dass eine Brandschutzschicht 3 auf Alkalisilicatbasis direkt zwischen zwei Glasscheiben laminiert wird, um Brandschutzglas zu erzeugen. Dadurch können auch gebogene Brandschutzgläser hergestellt werden, die sonst nur mit Gelfüllungen und auf Festmaß realisierbar sind. So sind Brandschutzgläser mit großen Abmessungen herstellbar z. B. 3,2 m x 6 m (Bandmaße) oder gar 3,2 m x 9 m oder 3,2 m x 12 m und auch Verbünde mit chemisch (Berliner Glas) oder thermisch vorgespannten Gläsern (TVVG, vorgespanntes Boro- float von Schott, ESG), da diese Gläser nicht kompatibel zum üblichen Trockenprozeß bei der Herstellung z.B. von Pyrostop sind - die Gläser würden durch langes Tempern die Vorspannung verlieren.
Die wasserhaltige Silicatfolie schäumt im Brandfall auf und ist selbst nicht brennbar. Beispielsweise können so Fahrzeugscheiben hergestellt werden, die z. B. in E-Fahrzeugen verbaut werden. Dadurch wird verhindert, dass bei einem Brand im Innenraum des Fahrzeugs ein Übergreifen der Flammen auf die Fahrzeugumgebung wie beispielsweise andere Fahrzeuge oder ein Parkhaus oder eine Garage stattfindet. Weiterhin können so auch Brandschutzlaminate für den Bodenschutz, den Schutz der vielfältigen Plastikteile, der Stoff- oder Lederbezüge, des Dachhimmels, der Kofferraumauskleidung usw. eingesetzt werden. Dabei ist der Bodenschutz des E-Fahrzeuges besonders wichtig, da sich hier großflächig die Hauptbatterie des Fahrzeuges befindet und eine brandhemmende Einrichtung im Falle eines Batteriebrandes den im Fahrzeug befindlichen Personen die entscheidende Zeit für den lebensrettenden Ausstieg bringt. Bei einer Batterie kann der Brandschutzschichtverbund auch zur Verhinderung einer Brandweitergabe einer initialen Entzündung der Batterie (z.B. von deren ersten Primärzelle) dienen. Dies kann durch eine Umhüllung der Batterie (oder mindestens einer Zelle der Batterie) mit dem Brandschutzschichtverbund realisiert werden. Der Brandschutzschichtverbund kann auch zum Schutz einzelner - mittlerweile austauschbarer - Batterie-Teilelemente, ganzer Batterieabschnitte, Batterie-Einhausungen und Batterieheizungen dienen. Hierfür kann der Brandschutzschichtverbund ein Batterie-Teilelement, einen ganzen Batterieabschnitt, eine Batterie-Einhausung und/oder eine Batterieheizung umhüllen.
Die Kunststoffschicht 2 umfasst einen brennbaren Kunststoff. Die Brennbarkeit eines Kunststoffs wird durch chemischen Aufbau, Füllstoffe, Zusatzstoffe (z. B. Weichmacher) und die Formgebung stark beeinflusst. Einige Kunststoffe brennen sehr leicht, andere sind schwer entflammbar nach DIN 4102 B 1 bzw. brennen nach Entfernen der Zündquelle nicht weiter. Flammwidrige Ausrüstungen werden oft durch den Einbau von Halogen-, Phosphor-, Bor- oder Stickstoffverbindungen, Aluminiumoxidhydrat sowie Antimontrioxid erreicht.
Das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenverhältnis von SiO2/Na2O der Brandschutzschicht 3 liegt zwischen 2 und 3 bevorzugt zwischen 1,5 : 1 und 6 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,3 : 1 und 4,0 : 1.
Das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenverhältnis von SiCh/ O der Brandschutzschicht 3 liegt zwischen 5 : 1 und 1:1, bevorzugt zwischen 4 : 1 und 1,3 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,5 : 1 und 2 : 1.
Das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenverhältnis von SiCh/I^O der Brandschutzschicht 3 liegt zwischen 15 : 1 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 7,5 : 1 und 2,5 : 1, besonders bevorzugt zwischen 6 : 1 und 3 : 1 liegt.
Die Brandschutzschicht 3 weist einen Wassergehalt von 10 - 45 % bevorzugt von 20 - 30% auf. Außerdem umfasst die Brandschutzschicht 3 optional Fasern, insbesondere Glasfasern und/oder Edelstahlfasern und/oder keramische Fasern und/oder keramische Gewebe und/oder alkalisch stabile Glaszusammensetzungen und/oder Kunststoffzusammensetzungen. Die Fasern werden in Form weitmaschiger Gewebe in die anorganische intumeszierende Brandschutzschicht 3 eingebracht. Dadurch bleibt die Transparenz der Brandschutzschicht 3 erhalten und es können beispielsweise transparent Verpackungen hergestellt werden. Die Fasern umfassen eine Gewebestruktur.
Die Brandschutzschicht 3 umfasst eine flexible Folie. Beispielsweise ist die Folie eine wasserhaltige, intumeszierende Alkalisilikatfolie, welche zwischen an sich brennbaren Kunststofffolien angeordnet wird. Die wasserhaltige, intumeszierende Alkalisilikatfolie wirkt stark flammhemmend bzw. verhindert im Idealfall sogar eine Entzündung. Das aufschäumende Silicat stellt im Verbund mit dem Kunststoffgerüst eine Barriere gegen Flammen dar, um dahinterliegende brennbare Stoffe zu schützen. Es lässt sich damit ein präventiver Brandschutz mit Raumabschluss und Strahlungshemmung realisieren. Ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes 1 umfasst die Schritte:
• Bereitstellen einer Kunststoffschicht 2 und einer flexiblen, transparenten Brandschutzschicht 3 mit einer Brandfall intumeszierenden Wirkung
• Laminieren und/oder Verkleben der Brandschutzschicht 3 zwischen den Kunststoff bei einer Temperatur von 90 - 150 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von 100 - 120 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 110 °C
Beispielsweise kann damit eine Alkalisilicatfolie mit einer Foliendicke von 0,1 - 2 mm wie z. B. Natriumsilicatfolie zwischen zwei PET-Folien, Polyesterfolien, oder PVC-Folien laminiert werden.
Die Herstellung einer solchen Silicatfolie kann verschiedenartig erfolgen, z. B. mittels Extrusion durch Breitschlitzdüse, Kalandrierung oder Trocknung einer viskosen Lösung auf einer Trägerfolie. Im letztgenannten Fall könnte man eine Trägerfolie wählen, die dann im Endprodukt verbleiben kann. Für einen Verbund aus einer Kunststoff- und einer Brandschutzfolie würde Laminieren überflüssig. Nur wenn die Brandschutzfolie beidseitig mit Kunststofffolien umgeben sein soll, müsste noch mindestens eine Kunststofffolie auf die Brandschutzfolie auflaminiert werden.
Bei der Herstellung mittels Trocknung ist es eine Besonderheit gegenüber der üblichen Trocknung wässriger Alkalisilicatlösungen, dass bereits mit eingeengten oder höher viskosen Lösungen gearbeitet wird, um den Trocknungsprozess zu beschleunigen und die Auftragsart zu vereinfachen. Speziell der Auftrag bei gewünscht höheren Nassfilmdicken erfordert in diesem Falle kein Aufbringen einer zusätzlichen ggf. noch vorzutrocknenden Randbarriere wie es ansonsten Stand der Technik ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne diese auf die hier gezeigten, spezifischen Ausgestaltungsbeispiele einschränken zu wollen: Ausführungsbeispiel 1
Zur Herstellung der Beschichtungslösung NS werden gemischt
268,8 g Natriumwasserglas Betol 39 T (Fa. Woellner)
11,2 g Natriumhydroxid
5,6 g Glycerin
1,4 g Sorbitol
Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass von der Ursprungsmasse 287 g noch 216,9 g übrig sind. Das Produkt ist eine farblose, transparente, viskose Lösung. Der Wassergehalt beträgt in der Regel zwischen 46 % und 49 %.
Als Träger- und Deckfolie dient eine kommerzielle PET-Folie, z. B. Hostaphan GN 125.04600 A (130 pm dick, Fa. Mitsubishi Polyester). Mit einem Rakelmesser (Beschichtungsbalken) wird die oben beschriebene viskose Lösung auf die Polyesterfolie aufgetragen (Rakelspalt 1 mm).
Nach Lagerung der beschichteten Folie an Luft bei Raumtemperatur für 20 h betrug der Wassergehalt nur noch ca. 30 % bis 35 %. Um den angestrebten Endwassergehalt von 24 % bis 28 % einzustellen, erfolgte eine Temperung bei ca. 80 °C an Luft für etwa 1,5 h bis 2 h.
Der Verbund erfolgte mit dem Vakuum-Verbundverfahren in einem incapcell- Vakuumlaminator der Fa. sm innotech in Bocholt bei ca. 110 °C innerhalb von ca. 5 min.
Die Randabdichtung erfolgte durch Umkleben mit einem 15 mm breiten PET- Klebeband mit alkalibeständiger Acrylatklebstoffschicht.
Ausführungsbeispiel 2
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Als Träger- und Deckfolie dienen PET-Folien (z. B. Hostaphan RN100, 100 pm dick, Mitsubishi Polymers), die mit dem Pyrosil-Verfahren (Innovent e. V./SURA Instruments GmbH) vorbehandelt wurden. Dadurch steigt die Benetzbarkeit und die Haftung verbessert sich.
Sofort nach dem Aufrakeln wird die Trägerfolie mit Schicht in eine heizbare Trockenkammer (Volumen: 15 I) überführt und in einem Sauerstoffstrom von 0,6 l/min insgesamt 2 h bei 80 °C getrocknet.
Ausführungsbeispiel 3
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Statt 1,4 g Sorbitol werden 1,4 g Natriumaminopropylsiliconat verwendet.
Um den angestrebten Endwassergehalt von 25 % einzustellen, erfolgte eine Temperung bei ca. 100 °C an Luft für etwa 6 h.
Ausführungsbeispiel 4
Wie Ausführungsbeispiel 2 mit folgenden Unterschieden:
Die Trocknung wird im Vakuum wie folgt vorgenommen:
Sofort nach dem Aufrakeln wird die Trägerfolie mit Schicht in einen Vakuumtrockenschrank überführt und dort bei 350 mbar und 75 °C insgesamt 3 h bis 4 h getrocknet.
Der Verbund des Halblaminates mit der Deckfolie geschieht mittels Autoklavverfahren. Zunächst wird mit einer Walzenpresse ein sogenannter „Vorverbund" hergestellt aus Halblaminat und Deckfolie mit Hilfe eines Verbundmittels (50 % Glycerinlösung in Wasser). Im Autoklaven wird anschließend unter Hitze (ca. 100 °C) und Druck (ca. 12 bar) ein dauerhafter Verbund zwischen den Folien geschaffen.
Zur Randabdichtung wurde die Silicatschicht bis 4 mm vom Rand entfernt und durch einen transparenten alkalibeständigen Heißklebstoff (Schmelzklebstoff) ersetzt. Ausführungsbeispiel 5
Zur Herstellung der Beschichtungslösung AP werden zunächst 121,12 g Aluminiumhydroxidpaste Alugel Typ A 671 (Fa. Chemipharm) in 125 g Phosphorsäure 85 % gelöst. Anschließend löst man noch 3,28 g Weinsäure und 0,76 g Glycol- säure. Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass von der Ursprungsmasse 250,16 g noch 149 g übrig sind. Das Produkt ist eine transparente, viskose Lösung.
Als Träger- und Deckfolie diente eine PET-Folie (z. B. Hostaphan RN100, 100 pm dick, Mitsubishi Polymers), die mit einer wenige Mikrometer dicken haftvermittelnden transparenten Schicht auf folgende Weise versehen wurde: In 18 g Wasser werden gelöst 1 g Glycerin, 0,5 g Lupamin 9095 (Fa. BASF), 2 g Povallö- sung (12 % Poval 4-88 in Wasser, Fa. Kuraray). Mit einem Spiralrakel wird diese Lösung dünn auf die Polyesterfolie aufgestrichen und wenige Minuten bei 100 °C getrocknet.
Mit einem Rakelmesser (Beschichtungsbalken) wird die oben beschriebene viskose Beschichtungslösung AP auf die Polyesterfolie aufgetragen (Rakelspalt 1 mm) und getrocknet (bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis 100 °C).
Durch Trocknung 6 h im Vakuumtrockenschrank bei 250 mbar und 95 °C wird der Wassergehalt von anfänglich 26 % auf 7 % abgesenkt.
Die Deckfolie wird auflaminiert mit einem beheizbaren Kalander mit Vorschubgeschwindigkeit 7 cm/min bei einer Rollentemperatur von 120 °C.
Zur Randabdichtung wurde die Phosphatschicht bis 4 mm vom Rand entfernt und die PET-Folien durch Ultraschall miteinander verschweißt.
Ausführungsbeispiel 6
Wie Ausführungsbeispiel 5 mit folgenden Unterschieden:
Als Träger- und Deckfolie dienen PET-Folien (z. B. Hostaphan RN100, 100 pm dick, Mitsubishi Polymers), die mit dem Pyrosil-Verfahren (Innovent e. V./SURA Instruments GmbH) vorbehandelt wurden. Dadurch stieg die Benetzbarkeit und die Haftung verbesserte sich.
Zur Randabdichtung wurde die Silicatschicht 4 mm vom Rand entfernt und durch einen transparenten säurebeständigen elastischen Klebstoff ersetzt.
Ausführungsbeispiel 7
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Zur Herstellung der Beschichtungslösung NS werden gemischt
99 g Natriumwasserglas Betol 39 T (Fa. Woellner)
1 g Kaliwasserglas K28 T (Fa. Woellner)
4 g Natriumhydroxid
Der Mischung wird Wasser im Rotationsverdampfer entzogen, so dass von der Ursprungsmasse 102,5 g noch 79 g übrig sind. Das Produkt ist eine farblose, transparente, viskose Lösung. Der Wassergehalt beträgt 50 %.
Zur Randabdichtung wurde die Silicatschicht bis 4 mm vom Rand entfernt und die PET-Folien thermisch miteinander verschweißt.
Ausführungsbeispiel 8
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Sofort nach dem Aufrakeln wird die Trägerfolie mit Schicht in eine heizbare Trockenkammer (Volumen 15 Liter) überführt und in einem Sauerstoffstrom von 0,6 l/min insgesamt 2 h bei 80 °C getrocknet.
Zum Auflaminieren der Deckfolie diente eine Bandpresse mit einer Verfahrenstemperatur von 105 °C, einem Pressdruck von 0,5 N/cm2 und einer Kontaktzeit von 6 min. Ausführungsbeispiel 9
Wie Ausführungsbeispiel 5 mit folgenden Unterschieden:
Zur Herstellung der Beschichtungslösung AP werden zunächst 20,79 g Aluminiumhydroxidpaste Alugel Typ A 671 (Fa. Chemipharm) in 17,48 g Phosphorsäure 85 % gelöst. Anschließend gibt man eine Lösung von 0,18 g Natriumhydroxid in 11 g Wasser dazu und schließlich 1,03 g Borax. Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass von der Ursprungsmasse 47 g noch 27,6 g übrig sind. Das Produkt ist eine transparente, viskose Lösung.
Durch Trocknung 6 h im Vakuumtrockenschrank bei 250 mbar und 95 °C wird der Wassergehalt von anfänglich 26 % auf 11 % abgesenkt.
Ausführungsbeispiel 10
Zur Herstellung der Beschichtungslösung NS werden gemischt
268,8 g Natriumwasserglas Betol 39 T (Fa. Woellner)
11,2 g Natriumhydroxid
0,34 g Hydroxyethylamino-Di(Methylenephosphonic Acid), HEMPA (Cublen R50)
Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass der Wassergehalt nur noch 46 bis 49 % beträgt.
Nach Lagerung der beschichteten Folie an Luft bei Raumtemperatur für 20 h betrug der Wassergehalt nur noch ca. 35 %.
Der Verbund erfolgte mit dem Vakuum-Verbundverfahren in einem incapcell- Vakuumlaminator der Fa. sm innotech in Bocholt bei ca. 110 °C innerhalb von ca. 5 min.
Die Randabdichtung erfolgte durch Umkleben mit einem 15 mm breiten PET- Klebeband mit alkalibeständiger Acrylatklebstoffschicht. Ausführungsbeispiel 11
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Zur Herstellung der Beschichtungslösung NS werden gemischt 100 g Natriumwasserglas Betol 39 T (Fa. Woellner) 4 g Natriumhydroxid
2 g Glycerin
0,5 g Sorbitol
0,5 g Borax
Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass von der Ursprungsmasse 103,5 g noch 81,8 g übrig sind. Das Produkt ist eine farblose, transparente, viskose Lösung. Der Wassergehalt betrug 49 %.
Zur Randabdichtung wurde die Silicatschicht 4 mm vom Rand entfernt und durch einen transparenten alkalibeständigen elastischen Klebstoff ersetzt.
Ausführungsbeispiel 12
Wie Ausführungsbeispiel 8 mit folgenden Unterschieden:
Als Träger- und Deckfolien werden Polypropylenfolien SP60LB der Fa. Profol verwendet mit folgender haftvermittelnder Beschichtung: Mit einem Spiralrakel wird ein Titanoxid-Zirkonoxid-Sol auf die Folien aufgetragen, hergestellt durch Hydrolyse und Kondensation aus Titan- und Zirkonalkoholaten in Isopropanol mit verdünnter Salpetersäure. Der Metalloxidgehalt des Sols beträgt beispielsweise 0,3 %. Die Trocknung dieser Schicht kann an Luft bei Raumtemperatur erfolgen.
Ausführungsbeispiel 13
Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden:
Zur Herstellung der Beschichtungslösung US werden gemischt
100 g Klebosol 30V12 (Kieselsol)
160 g Wasser 16,86 g Natriumhydroxid und so lange unter Rühren am Rückfluss erhitzt, bis eine klare Lösung entsteht. Danach gibt man
2,36 g Glycerin und 0,6 g Sorbitol unter Rühren zu.
Der Mischung wird Wasser entzogen im Rotationsverdampfer, so dass sich ein Wassergehalt von 43,2 % einstellt. Das Produkt ist eine farblose, transparente, viskose Lösung.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt:
Die Rezepturen sind mit den beschriebenen Trocknungs-, Laminier- und Randabdichtungsverfahren nahezu beliebig kombinierbar. Die Parameter sind im Einzelfall anzupassen.
Die Tabelle zeigt eine Übersicht über die Ausführungsbeispiele:
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Claims

Patentansprüche Brandschutzschichtverbund (1) zur Verwendung als präventives Brandschutzmaterial umfassend wenigstens eine, eine transparente Brandschutzschicht (3) umgebende Kunststoffschicht (2), optional zwei solcher Kunststoffschichten (2), oder bestehend daraus, wobei die Brandschutzschicht (3) ein intumeszierendes Material umfasst. Brandschutzschichtverbund (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kunststoffschicht (2) die Brandschutzschicht (3) vollständig oder teilweise umgibt. Brandschutzschichtverbund (1) nach Anspruch 2, wobei die Kunststoffschicht (2) die Brandschutzschicht (3) teilweise umgibt, bevorzugt nur auf einer ersten Seite der Brandschutzschicht (3), und wobei der Brandschutzschichtverbund (1) eine weitere Schicht umfasst, die auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden, Seite der Brandschutzschicht angeordnet ist, wobei die Kunststoffschicht (2) zumindest bereichsweise, bevorzugt an einem Rand der Kunststoffschicht, mit der weiteren Schicht verklebt und/oder verschweißt ist, wobei bevorzugt i) die Verklebung über einen Klebstoff und/oder ein Klebeband realisiert ist; und/oder ii) die Verschweißung über ein Ultraschallverschweißen und/oder thermisches Verschweißen der Kunststoffschicht (2) mit der weiteren Schicht realisiert ist. Brandschutzschichtverbund (1) nach Anspruch 2, wobei die Kunststoffschicht (2) die Brandschutzschicht (3) vollständig umgibt, wobei die Kunststoffschicht (2) zumindest bereichsweise, bevorzugt an einem Rand der Kunststoffschicht (2), mit sich selbst verklebt und/oder verschweißt ist, wobei bevorzugt i) die Verklebung über einen Klebstoff und/oder ein Klebeband realisiert ist; und/oder ii) die Verschweißung über ein Ultraschallverschweißen und/oder thermisches Verschweißen der Kunststoffschicht (2) mit sich selbst realisiert ist. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) eine wasserhaltige Silicatschicht umfasst, bevorzugt eine Alkalisilicatschicht, besonders bevorzugt eine gemischte Alkalisilicatschicht der Alkalimetalle Natrium und/oder Kalium und/oder Lithium. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) Aluminiumdihydrogenphosphat umfasst. Brandschutzschichtverbund (1) ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) schaumbildende Borverbindungen umfasst. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) eine Dicke, in einer Richtung senkrecht auf die Fläche der Brandschutzschicht (3), im Bereich von 10 pm bis 2 mm, bevorzugt im Bereich von 50 pm bis 1,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 150 pm bis 900 pm, aufweist. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) zumindest bereichsweise eine Transmission von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, für Licht einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 800 nm, aufweist. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststoffschicht (2) mindestens einen handelsüblichen brennbaren, pyrolysierbaren oder nicht brennbaren Kunststoff umfasst, wobei der Kunststoff bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PET, PMMA, PC, PP, PVC, ETFE, PVDF, PVdC und Kombinationen hiervon.
11. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststoffschicht (2) eine Dicke, in einer Richtung senkrecht auf die Fläche der Brandschutzschicht, im Bereich von 10 pm bis 1 mm, bevorzugt eine Dicke im Bereich von 20 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt eine Dicke im Bereich von 40 pm bis 200 pm, insbesondere eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 100 pm, optional eine Dicke im Bereich von 60 bis 80 pm, aufweist.
12. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststoffschicht (2) transparent ist, bevorzugt zumindest bereichsweise eine Transmission von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, für Licht einer Wellenlänge im Bereich von 400 nm bis 800 nm aufweist.
13. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kunststoffschicht (2) zumindest bereichsweise auf einer Seite, die der Brandschutzschicht (3) zugewandt ist, ein Ti- tanoxid-Sol und/oder Zirkonoxid-Sol aufweist.
14. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenver- hältnis von SiO2/Na2O der Brandschutzschicht (3) zwischen 2 und 3, bevorzugt zwischen 1,5 : 1 und 6 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,3 :
1 und 4 : 1 liegt.
15. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenver- hältnis von SiCh/I^O der Brandschutzschicht (3) zwischen 5 : 1 und 1 : 1, bevorzugt zwischen 4 : 1 und 1,3 : 1, besonders bevorzugt zwischen 3,5 : 1 und 2 : 1 liegt. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stoffmengenverhältnis und/oder das Massenver- hältnis von SiCh/I^O der Brandschutzschicht (3) zwischen 15 : 1 und 2 : 1, bevorzugt zwischen 7,5 : 1 und 2,5 : 1, besonders bevorzugt zwischen 6 : 1 und 3 : 1 liegt. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) einen Wassergehalt in einem Bereich von 10 - 45 %, bevorzugt von 20 - 30%, aufweist. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) 0 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,2 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,4 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1 Gew.-%, Glycerin, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Brandschutzschicht, enthält, wobei die Brandschutzschicht optional kein Glycerin enthält. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) Fasern, insbesondere Glasfasern und/oder Metallfasern und/oder Metalllegierungsfasern und/oder keramische Fasern, und/oder keramische Gewebe und/oder chemisch stabile Glaszusammensetzungen und/oder Kunststoffzusammensetzungen umfasst. Brandschutzschichtverbund (1) nach Anspruch 19, wobei die Fasern eine Gewebestruktur umfassen, wobei die Gewebestruktur insbesondere dergestalt ausgestaltet ist, dass die Brandschutzschicht (3) an Stellen transparent ist, an denen die Brandschutzschicht (3) i) Fasern des Gewebes aufweist; oder ii) keine Fasern des Gewebes aufweist. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) mindestens eine flexible Folie umfasst. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brandschutzschichtverbund (1) zwischen zwei Glasscheiben angeordnet ist und optional aus dieser Anordnung besteht, wobei bevorzugt zwischen jeder der zwei Glasscheiben und der Brandschutzschicht i) keine weitere Kunststoffschicht angeordnet ist, die Etylen-Vi- nylacetat-Copolymer und/oder Polyvinylbutyral enthält oder daraus besteht, besonders bevorzugt keine weitere Kunststoffschicht angeordnet ist; oder ii) eine weitere Kunststoffschicht angeordnet ist, wobei die weitere Kunststoffschicht besonders bevorzugt Etylen-Vinylacetat-Copoly- mer und/oder Polyvinylbutyral enthält oder daraus besteht. Brandschutzschichtverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brandschutzschicht (3) SiCh-Pa rti kel enthält, wobei die SiO2-Pa rtikel bevorzugt einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 bis 50 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 15 nm, aufweisen, wobei sich der mittlere Durchmesser auf einen über dynamische Lichtstreuung ermittelten Durchmesser bezieht. Mehrfachschichtverbund umfassend wenigstens zwei Brandschutz- schichtverbunde (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder bestehend daraus, wobei die Brandschutzschichtverbunde (1) derart ausgebildet sind, um stoffschlüssig miteinander verbunden zu sein. Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes (1) umfassend die Schritte:
• Bereitstellen mindestens einer Kunststoffschicht (2) und einer flexiblen, transparenten Brandschutzschicht (3) mit einer im Brandfall intumeszierenden Wirkung,
• Laminieren und/oder Verkleben der Brandschutzschicht (3) zwischen den Kunststoff bei einer Temperatur von 50 - 150°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 100 - 120°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 110°C. Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschichtverbundes (1) nach Anspruch 25, unter Verwendung einer Natriumsilicatlösung umfassend Klebosol (Kieselsol) und Natronlauge. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, wobei die Bereitstellung der flexiblen, transparenten Brandschutzschicht (3) die folgenden Schritte umfasst oder daraus besteht: i) Aufbringen einer wässrigen Lösung enthaltend mindestens ein Brandschutzmaterial auf die Kunststoffschicht (2); und ii) Trocknung der auf die Kunststoffschicht (2) aufgebrachten wässrigen Lösung. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die wässrige Lösung eine Viskosität im Bereich von 1000 mPa-s bis 30000 mPa-s aufweist, wobei sich die Viskosität auf eine Viskosität bezieht, die mit einem Viskosimeter VT550 von ThermoFischer über eine Messeinsatz SV-DIN-Messung mit einem Schergefälle von 30 s 1 bis 100 s 1 bei einer Temperatur von 25 °C bestimmt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, wobei vor dem Aufbringen der Lösung auf die Kunststoffschicht (2) ein Teil des Wassers aus der Lösung entfernt wird, bevorzugt durch Anlegen eines Vakuums. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei vor dem Aufbringen der Lösung auf die Kunststoffschicht (2) die Lösung bei einer Temperatur von > 25 °C, bevorzugt einer Temperatur im Bereich von 60 °C bis 80 °C, und einem Druck von < 1013 mbar, bevorzugt einem Druck von < 200 mbar, besonders bevorzugt einem Druck von < 100 mbar, entgast wird, und ganz besonders bevorzugt nach dem Entgasen mit Sauerstoff angereichert, insbesondere gesättigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der auf die Kunststoffschicht (2) aufgebrachten Lösung über ein Verfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Konvektionstrocknung, Strahlungstrocknung, Heizflächentrocknung und Kombinationen hiervon.
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