EP2207672A1 - Flammschutz- und klebeschicht - Google Patents

Flammschutz- und klebeschicht

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Publication number
EP2207672A1
EP2207672A1 EP08848134A EP08848134A EP2207672A1 EP 2207672 A1 EP2207672 A1 EP 2207672A1 EP 08848134 A EP08848134 A EP 08848134A EP 08848134 A EP08848134 A EP 08848134A EP 2207672 A1 EP2207672 A1 EP 2207672A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
component
core
foam
thermal insulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08848134A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Nehls
Klaus Hahn
Armin Alteheld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP08848134A priority Critical patent/EP2207672A1/de
Publication of EP2207672A1 publication Critical patent/EP2207672A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • C09K21/04—Inorganic materials containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/06—Organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/14—Macromolecular materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire

Definitions

  • the present invention relates to a layer (A) comprising at least one support material (component a1), at least one compound a2) (as defined below) and a polymer (component a3), which can be prepared from vinylaromatic monomers. Furthermore, the present invention relates to a process for the preparation of the layer (A) and their use in particular as a fire protection and / or adhesive layer. Another object of the present invention is a thermal insulation composite comprising the layer (A) and the use of the thermal insulation composite in buildings, in particular for the production of storage or cooling halls.
  • DE-A 196 40 887 relates to a sheet-like fire protection material comprising at least one layer I of hydrous, fiber-reinforced sodium silicate and at least one layer II of a flexible open-cell foam, in particular of a melamine / formaldehyde resin.
  • the layers I and II are arranged separately from one another, wherein the fire protection material can also contain a plurality of layers I and II in an alternating arrangement.
  • DE-A 196 40 887 does not disclose the use of polymers prepared from vinylaromatic monomers and / or acrylates or dispersions of these polymers.
  • flame-retardant or nonflammable foam profiles are used for the fire-resistant sealing of building openings, such as e.g. Joints, wall breakthroughs or gaps between components disclosed.
  • the foam profile contains in its cavities and / or on all sides on its surfaces in case of fire intumescent intumescent agents such as expanded graphite, silicates or polyurethanes (PUs).
  • a foam for example, a melamine resin foam is used.
  • the insulating layer formers may additionally contain polyvinyl acetate dispersions in the case of nitrogen-containing blowing agents and latex dispersions in the case of aqueous alkali metal silicates.
  • the use of polymers prepared from vinyl aromatic monomers and / or acrylates is not described in DE-A 42 11 762.
  • a drying step is carried out and, after the hardening process, in principle brittle and hard materials are contained.
  • DE-A 10 2005 039 976 discloses particles of expanded, prefoamed polystyrene having a specific bulk density, the surface of the particles being coated with at least one compound A which contains chemically bound water or which splits off water at temperatures above 40 ° C.
  • Compound A can be For example, be an alkali metal silicate such as water glass.
  • the coating of the particles may additionally comprise a polymer dispersion and also additives, in particular flame retardants, such as expandable graphite, borates, melamine compounds or phosphorus compounds.
  • DE-A 10 2005 039 976 does not disclose the use of support materials such as open-cell foams or cardboard, these support materials are also not suitable for the coating of individual particles. Only after the expanded prefoamed polystyrene particles are coated with the compound (A), they are processed into moldings, preferably by compression.
  • WO 2005/095728 relates to a thermal insulation composite comprising two metal plates with a heat-insulating core material, wherein between the heat-insulating core material and at least one of the metal plates, a fire protection layer is introduced with an intumescent mass.
  • a fire protection layer for example a thermally resistant melamine resin foam (Basotect as ®), or a fire protection laminate of gelled alkali silicate solution (such as Palusol ®) can be used.
  • Basotect as ® thermally resistant melamine resin foam
  • a fire protection laminate of gelled alkali silicate solution such as Palusol ®
  • the latter are also referred to as intumescent compositions, which may additionally contain adhesives based on polyurethane or epoxy resins and on a dispersion basis, for example acrylate dispersions.
  • additives such as expandable graphite or melamine compounds can be added to the fire protection layer, ie the melamine resin foam or the intumescent composition.
  • the fire protection layer which simultaneously contains a carrier material, such as melamine resin foam, an intumescent composition, such as waterglass, and a polymer prepared from vinylaromatic monomers and / or acrylates.
  • the object underlying the invention is to provide a layer with improved flame resistance.
  • the object of the invention is achieved by a layer (A) comprising:
  • At least one support material a2) at least one compound selected from intumescent materials, expandable graphites, borates, phosphate-containing compounds, silicate-containing compounds or carbonizing substances such as sugar or starch and a3) at least one polymer preparable from at least one vinylaromatic
  • the layer (A) has an increased flame resistance (flame retardancy). This applies both to the layer (A) itself as well as when the layer (A) is mounted on a core and / or introduced into a thermal insulation composite.
  • the layer (A) is additionally distinguished by its adhesive properties, in particular on common core materials such as EPS or EPS-based core materials and / or on cover layers such as tallplatten.
  • the layer (A) according to the invention has a good adhesiveness and reduced leaching (for example) of the intumescent mass by water.
  • Another advantage of the present invention is due to the fact that to improve the flame resistance and / or reduce the thermal load of the core and / or the thermal insulation composite only a single layer (A) must be prepared, while in corresponding methods according to the prior art (usually) several different layers are used.
  • fire resistance periods> 60 minutes or even> 90 minutes can be achieved (in the furnace), while fire protection layers according to the prior art achieve significantly shorter fire resistance periods, which causes destruction, in particular by ignition, of, for example, the core material ( as EPS).
  • a silicate-containing fire protection layer is used as in WO 05/095728, a homogeneous and continuous application to the core material proves to be problematic. This applies in particular to the application of pressing methods, e.g. in laminating machines, too. The high pressure often leads to a crushing of the poured (fire protection) layers.
  • the use of the layer (A) according to the invention comprising a support material (matrix, component a1)) enables a homogeneous distribution of the layer (A), for example on a core. This is particularly advantageous in continuous production, especially when using laminating machines or in pressing processes.
  • a polymer which can be prepared from at least one vinylaromatic monomer (component a3) very good adhesion of the layer (A) to a core, in particular to EPS, is made possible.
  • the layer (A) is characterized by a particular elasticity and, in addition, by a more difficult flammability.
  • the layer (A) and its individual components are defined in more detail.
  • support material in principle all materials known to those skilled in the art are suitable, which can be used as support, matrix or backbone. Support materials preferably have good absorbency. In principle, they can be arranged in arbitrary shapes or thicknesses, as a rule their geometries coincide exactly or largely with those of the finished carrier (A).
  • the thickness of the carrier material usually depends on the type of material used and is normally between 0.1 and 50 mm, preferably between 1 and 10 mm.
  • Preferred support materials are selected from open-cell foam, fabric materials, fibers, cotton fabric, glass wool, mineral wool, paperboard, corrugated cardboard, melamine resin fibers or other foams.
  • an open cell foam is used as the carrier material.
  • Suitable open cell foams are melamine resin foam (commercially available, for example under the name of Basotect ®), PIR (polyisocyanurate), polyimide foams, or foams based on inorganic materials, for example aluminum phosphate, silicates, carbonized foams or ceramized foams. Particularly preferred is melamine resin foam.
  • the component a1) used is an open-celled foam having a density of ⁇ 25 g / l and / or a pore size between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the open cell foam in this embodiment is a melamine resin foam.
  • the open cell foam is elastic.
  • component a2) comprises at least one compound selected from intumescent compositions, expandable graphites, borates, phosphate-containing compounds, silicate-containing compounds or carbonating substances such as sugar or starch.
  • intumescent compositions which swell on exposure to higher temperatures, usually about 80 to 100 0 C, the swelling or forthcoming Trains t foam and thereby form an insulating and heat-resistant foam.
  • Silicate-containing compounds which are preferably used in the preparation of the layer (A) in the form of solutions are preferably alkali metal silicates, in particular water glass.
  • Water glass is glassy, water-soluble potassium and sodium silicates or their viscous aqueous solutions solidified from the melt flow. They contain usually 2 to 4 moles of SiO 2 per 1 mol of alkali metal oxide and are usually prepared by melting quartz sand with Natriumcar- carbonate or potassium carbonate at, for example 1400 to 1500 0 C, in which CO 2 is released. The solidified melt is usually ground.
  • water glass with a ratio SiO 2 / Na 2 O> 2 is used.
  • the water glass powder obtained in the production of water glass can be used as such or after addition of water.
  • a water-containing, still solid water glass powder before or a water glass solution of desired concentration is a water-containing, still solid water glass powder before or a water glass solution of desired concentration. If a water glass solution is used, this usually contains from 30 to 99.9, preferably from 35 to 80, and in particular from 40 to 70,% by weight of water. If water glass powder is used, this usually contains 0 to 40, preferably 0 to 30 and in particular 1 to 20 wt .-% water.
  • the layer (A) contains at least one polymer which can be prepared from at least one vinylaromatic monomer.
  • the polymer (a3) may be either a homopolymer or a copolymer of several different monomers, for example 2, 3, 4 or 5 different monomers. If a copolymer is used as component a3), at least one of the monomers used must be a vinylaromatic monomer. Processes for preparing such polymers (a3) by polymerization of the corresponding monomers are known to the person skilled in the art.
  • At least one compound of the general formula (I) is chosen as the vinylaromatic monomer
  • Styrene is particularly preferred;
  • ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, ethylstyrene, tert-butylstyrene, vinylstyrene, vinyltoluene, 1, 2-diphenyl ethylene, 1, 1-diphenylethylene or mixtures thereof are also suitable.
  • a copolymer which can be prepared from at least one vinylaromatic monomer and at least one further monomer (M 1) which is copolymerizable with the vinylaromatic monomer but does not fall under the definition of a vinylaromatic monomer.
  • monomer (M1) i) an ⁇ , ß-unsaturated carboxylic acid or a Derivative thereof or ii) a diene used.
  • the monomer (M1) is an acrylate.
  • copolymer is available from BASF Aktiengesellschaft (Ludwigshafen, Germany) available Acronal ® S 790 (aqueous dispersion of a copolymer of butyl acrylate and styrene).
  • ß-unsaturated carboxylic acid or its derivatives are preferably compounds of general formula (II)
  • R 1 is selected from - unbranched or branched C 1 -C 10 -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-
  • n-butyl iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, sec-pentyl, neo-pentyl, 1, 2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl iso-hexyl, sec-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferably C 1 -C 4 -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl;
  • R 2 and R 4 are independently selected from - unbranched or branched Ci-Ci O -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-
  • n-butyl iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, sec-pentyl, neo-pentyl, 1, 2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl iso-hexyl, sec-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 3-ethylhexyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferably C 4 - alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl;
  • R 3 selected from
  • Carboxylic acid ester such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, sec-pentyl, neo Pentyl, 1,2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl, iso-hexyl, sec-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 3 Ethylhexyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferred is C 1 -C 4 -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl; and 2-ethylhexyl.
  • Preferred compounds of the formula (II) are acrylic acid and methacrylic acid. Also preferred are the Ci.io-alkyl esters of acrylic acid (acrylate), in particular the butyl ester, preferably n-butyl acrylate and the Ci.io-alkyl esters of methacrylic acid, especially methyl methacrylate (MMA).
  • acrylate acrylic acid
  • butyl ester preferably n-butyl acrylate
  • MMA methyl methacrylate
  • Suitable dienes are all polymerizable dienes, in particular 1, 3-butadiene, 1, 3-pentadiene, 1, 3-hexadiene, 2,3-dimethylbutadiene, isoprene, piperylene or mixtures thereof. Preference is given to 1,3-butadiene (in short: butadiene), isoprene or mixtures thereof.
  • R 3 is an alkyl group - (CH 2 ) n CH 3 with n> 3 is.
  • the component a3) is preferably used as a dispersion (polymer dispersion), preferably as an aqueous polymer dispersion.
  • the aqueous polymer dispersion has a solids content of 40 to 60%, in particular about 50%.
  • dispersants other than water.
  • the polymer dispersion is prepared in a manner known per se, for example by emulsion, suspension or dispersion polymerization in the liquid phase. If the polymer dispersion is to be an aqueous one, it is preferred to polymerize in an aqueous phase.
  • the polymer may also be prepared by solution or bulk polymerization, optionally divided and the polymer particles subsequently dispersed in water (or other dispersant, see above) in a conventional manner.
  • the layer (A) may additionally contain a further component a4).
  • This optional component includes at least one polyurethane-based or epoxy-based adhesive.
  • the layer (A) may contain an additional component a5).
  • This optimum component comprises a polymer (a5) preparable from at least one ⁇ , ß-unsaturated carboxylic acid or derivatives thereof, the definition of these monomers with the above definition of the monomer (M1) match.
  • the polymers (a5) are not based on vinylaromatic monomers (building blocks) in contrast to the polymers (a3).
  • the polymer (a5) is based on acrylates.
  • the layer (A) may additionally contain additives.
  • Suitable additives are, for example, (further) flame retardants, such as melamine, melamine polyphosphate or melamine cyanurate.
  • plasticizers such as carbon black and graphite, aluminum oxide powder or Al (OH) 3 , soluble and insoluble dyes, biocide-active substances (such as fungicides) and pigments as additives.
  • the individual components of the layer (A) are present in the following concentrations, wherein the statements - unless stated otherwise - relate to percent by weight (wt .-%).
  • the component a1) is preferably 0.1 to 50%, in particular 0.5 to 10%.
  • the component a2) is preferably 10 to 99%, in particular 25 to 98%.
  • the component a3) is preferably 1 to 35%, in particular 2 to 20%.
  • the components a4), a5) as well as the (additional) additives may each independently be ⁇ 20%, preferably ⁇ 10%.
  • the sum of the components a4), a5) and the additives is preferably ⁇ 20%, in particular ⁇ 10%.
  • the above numerical values are to be understood such that the total sum of the components a1) to a3) and optionally also a4), a5) and the additives yield 100%.
  • the component a1) is a MeI- amine resin foam and / or the component a2) water glass and / or the component a3) a polymer prepared from styrene and optionally at least one further with styrene copolymerizable monomers.
  • the layer (A) may be present as a laminate, sheet or foil.
  • the thickness depends on the type of material used and usually coincides with the thickness of the support material (component ⁇ 1), ie between 0.1 and 50 mm, preferably between 1 and 10 mm.
  • the layer (A) may be applied to a core in one embodiment of the present invention.
  • the core is selected from an expandable polystyrene (EPS), an insulating material, expanded polypropylene (EPP), a polystyrene (PS) foam or a PS foam based composite material.
  • EPS expandable polystyrene
  • EPP expanded polypropylene
  • PS polystyrene
  • insulation materials are meant, for example, polyurethane foams, PIR foams or mineral wool. It is particularly preferable to use EPS as the core.
  • extruded polystyrene (XPS) may also be used as the core, for example XPS is extruded polystyrene foam boards. Due to its low density, processability and long-lasting insulating capacity, in one embodiment, a heat-insulating core material is preferably made from polystyrene foam boards obtainable by sintering expanded polystyrene (EPS) polystyrene foam particles.
  • EPS expanded polystyrene
  • the prefoamed polystyrene foam particles preferably have a polymer coating, the sintering preferably takes place in a mold under pressure and in the absence of water vapor, as disclosed, for example, in WO 2007/023089.
  • polystyrene particulate foam sheets having a density in the range of 10 to 50 g / l and a thickness in the range of 50 to 250 mm are used.
  • the core is a block-form material, preferably one or two, in particular one side of the core is provided with the layer (A).
  • Another object of the present invention is a process for the preparation of the aforementioned layer (A).
  • the individual components a1) to a3) are mixed together, the component a3) preferably being used in the form of a dispersion.
  • other components a4), a5) and the additives can be mixed with.
  • the preparation of the layer (A) can be carried out in principle by methods known in the art. The order of mixing is in principle matter, for example, all components can be mixed together at the same time. If a solution of alkaline water glass as component a2) is mixed with an acidic polymer a3) or another acidic component, the water glass solution is initially charged and the acidic compound added last in order to prevent premature gelation of the silicate.
  • the production process of the layer (A) is carried out in that at least one of the components a2) and a3) and optionally a4) and / or a5) and / or the additives by spraying, dipping, rolling or brushing on the component a1) is applied ,
  • the application of components a2 and a3) takes place preferably in a potion, in which these components and optionally other components are located.
  • component a1) is pulled through.
  • This may for example also be carried out continuously by the support material (component a1) by the trough (trough) is drawn, wherein the carrier material (for example, Basotect ®) is unwound from a roll.
  • components a2) and / or a3) can also be applied under pressure to component a1). This is preferably done with a calender, wherein a water crushing is caused by mechanical stress.
  • Another object of the present invention is the use of the aforementioned layer (A) as an adhesive layer, as a fire protection layer, to improve the
  • the layer (A) is used as an adhesive layer and / or as a fire protection layer. If the layer (A) as
  • Fire protection layer is used, for example, the underlying, thermally sensitive core material can be protected from high temperatures and the attack of the flames, so that this retains its structural integrity.
  • Another object of the present invention is a thermal insulation composite containing at least one layer (A) according to the present definitions.
  • the thermal insulation composite two or more layers (A) may be arranged. This may be, for example, an alternating sequence of different layers (A) and / or the layer (A) may be introduced at different points of the thermal insulation composite but also in an alternating sequence.
  • Preferred thermal insulation compounds are those in which the layer (A) between the core and a cover layer is attached and optionally on the opposite side of the core, a second cover layer is attached, optionally between the core and second cover layer, a second layer (A) is inserted.
  • Suitable cover layers in the thermal insulation composite are all cover layers known to those skilled in the art, preferably the cover layer is selected from metal, corrugated metal, steel, aluminum, wood, plastic, gypsum or a pressboard.
  • thermal insulation composite Methods for producing such a thermal insulation composite are known to the person skilled in the art, for example, such a method is described in WO 2005/095728.
  • Another object of the present invention is the use of the thermal insulation composite in buildings, in warehouses, in cold stores and to improve the flame resistance.
  • An open-celled tile (about 3 mm thick melamine resin foam (Basotect®)) is applied for about 2 min. soaked in the previously described mixture. After a brief dripping phase, the impregnated foam (corresponding to the layer (A) according to the invention) is placed on the foam core (EPS or BB1 according to the examples below) to be protected and lightly pressed.
  • EPS melamine resin foam
  • Example 2 Open Cell Foam as Adhesive Layer (Production of a Thermal Insulation Composite)
  • An open-celled tile (about 3 mm thick melamine resin foam (Basotect®)) is applied for about 2 min. soaked in the previously described mixture. After a brief dripping phase, the impregnated foam (corresponding to the layer (A) according to the invention) is placed on the foam core (EPS or BB1 according to the examples below) to be protected and lightly pressed.
  • EPS melamine resin foam
  • Analogous tests are also carried out with open-cell PU foam boards, corrugated cardboard and cotton fiber mats, the mat thicknesses being varied from 0.5 to 15 mm.
  • EPS Block (EPS1) Neopor® 2300 Block (20 g / L)
  • Coated Block A mixture of liquid water glass (120 g) and solid water glass (80 g) is stirred. For this you give Acronal S 790 (10g). To a separately weighed amount of EPS (46 g), a part of the previously prepared mixture (184 g) is mixed by hand. The homogenized beads are placed in a Aluform and pressed at 70 0 C for 60 minutes by 50%.
  • An EPS1 block is lit directly with a Bunsen burner flame.
  • An EPS1 block is directly covered with a soaked Basotect layer (according to Example 1) and then fired with a Bunsen burner flame.
  • a BB1 block is flamed directly with a Bunsen burner flame. • Trial 5:
  • a BB1 block is directly covered with a Basotect layer (3 mm) and then blazed with a Bunsen burner flame.
  • a BB1 block is directly covered with a saturated Basotect layer (according to Example 1) and then fired with a Bunsen burner flame.
  • the EPS1 blocks used (Trial 1 and Trial 2) immediately melt away in the area of the flame, directly losing their structural integrity.
  • the protective layer of the invention (experiment 3) significantly delays this loss of form.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schicht (A) enthaltend: a1 ) mindestens ein Trägermaterial a2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus intumeszierenden Massen, Blähgraphiten, Boraten, phosphathaltigen Verbindungen, silikathaltigen Verbindungen oder carbonisierende Substanzen wie Zucker oder Stärke und a3) mindestens ein Polymer herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen Monomeren.

Description

Flammschutz- und Klebeschicht
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schicht (A) enthaltend mindestens ein Trägermaterial (Komponente a1 ), mindestens eine Verbindung a2) (gemäß der nachstehenden Definition) sowie ein Polymer (Komponente a3), herstellbar aus vinylaromatischen Monomeren. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Schicht (A) sowie deren Verwendung insbesondere als Brandschutz- und/oder Klebeschicht. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmedämmverbund enthaltend die Schicht (A) sowie die Verwendung des Wärmedämmverbundes in Gebäuden, insbesondere zur Herstellung von Lager- oder Kühlhallen.
DE-A 196 40 887 betrifft ein flächiges Brandschutzmaterial mit mindestens einer Schicht I aus wasserhaltigem, faserverstärktem Natriumsilikat und mindestens einer Schicht Il aus einem flexiblen offenzelligen Schaum, insbesondere aus einem MeI- amin/Formaldehyd-Harz. Bei der Herstellung des Brandschutzmaterials werden die Schichten I und Il getrennt voneinander angeordnet, wobei das Brandschutzmaterial auch mehrere Schichten I und Il in alternierender Anordnung enthalten kann. DE-A 196 40 887 offenbart nicht die Verwendung von Polymeren, hergestellt aus vinylaromatischen Monomeren und/oder Acrylaten, bzw. Dispersionen von diesen Polymeren.
In DE-A 42 1 1 762 werden schwer brennbare oder nicht brennbare Schaumstoffprofile zur brandschützenden Abdichtung von Bauöffnungen wie z.B. Fugen, Mauerdurchbrü- chen oder Zwischenräumen zwischen Bauteilen offenbart. Das Schaumstoffprofil enthält in seinen Hohlräumen und/oder allseitig an seinen Oberflächen im Brandfall intu- meszierende Dämmschichtbildner wie Blähgraphit, Silikate oder Polyurethane (PUs).
Als Schaumstoff wird beispielsweise ein Melaminharzschaum eingesetzt. Die Dämm- schichtbildner können zusätzlich Polyvinylacetatdispersionen im Falle von stickstoffhaltigen Blähmitteln und Latexdispersionen im Falle von wässrigen Alkalisilikaten enthalten. Die Verwendung von Polymeren, hergestellt aus vinylaromatischen Monomeren und/oder Acrylaten, wird in DE-A 42 11 762 nicht beschrieben. Weiterhin wird bei der Herstellung der Schaumstoffprofile ein Trocknungsschritt durchgeführt und es werden nach dem Härtungsvorgang prinzipiell spröde und harte Materialien enthalten.
DE-A 10 2005 039 976 offenbart Partikel aus expandiertem, vorgeschäumtem Polystyrol mit einer bestimmten Schüttdichte, wobei die Oberfläche der Partikel mit mindestens einer Verbindung A beschichtet ist, die chemisch gebundenes Wasser enthält oder bei Temperaturen über 40 0C Wasser abspaltet. Die Verbindung A kann bei- spielsweise ein Alkalimetallsilikat wie Wasserglas sein. In der Beschichtung der Partikel können zusätzlich eine Polymerdispersion sowie Additive, insbesondere Flammschutzmittel wie Blähgraphit, Borate, Melaminverbindungen oder Phosphorverbindungen enthalten sein. DE-A 10 2005 039 976 offenbart jedoch nicht die Verwendung von Trägermaterialien wie offenzellige Schäume oder Pappe, diese Trägermaterialien sind zudem zum Überzug von einzelnen Partikeln nicht geeignet. Erst nachdem die expandierten vorgeschäumten Polystyrolpartikel mit der Verbindung (A) beschichtet werden, werden sie zu Formteilen verarbeitet, vorzugsweise durch Verpressen.
WO 2005/095728 betrifft einen Wärmedämmverbund umfassend zwei Metallplatten mit einem wärmedämmenden Kernmaterial, wobei zwischen dem wärmedämmenden Kernmaterial und mindestens einer der Metallplatten eine Brandschutzschicht mit einer intumeszierenden Masse eingebracht ist. Als Brandschutzschicht kann beispielsweise ein thermisch resistenter Melaminharzschaum (wie Basotect®) oder ein Brandschutz- laminat aus gelierter Alkalisilikatlösung (wie Palusol®) eingesetzt werden. Letztere werden auch als intumeszierende Massen bezeichnet, die zusätzlich Klebstoffe auf Basis von Polyurethan- oder Epoxidharzen sowie auf Dispersionsbasis, z.B. Acrylatdisper- sionen enthalten können. Weiterhin können der Brandschutzschicht, also dem Melaminharzschaum oder der intumeszierenden Masse Additive wie Blähgraphit oder Melaminverbindungen zugesetzt werden. In WO 2005/095 728 wird jedoch nirgendwo eine Brandschutzschicht offenbart, die gleichzeitig ein Trägermaterial, wie Melaminharzschaum, eine intumeszierende Masse, wie Wasserglas, sowie ein Polymer, hergestellt aus vinylaromatischen Monomeren und/oder Acrylaten, enthält.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Schicht mit verbessertem Flammwiderstand. Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Schicht (A) enthaltend:
a1 ) mindestens ein Trägermaterial a2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus intumeszierenden Massen, Blähgraphiten, Boraten, phosphathaltigen Verbindungen, silikathaltigen Verbindungen oder carbonisierende Substanzen wie Zucker oder Stärke und a3) mindestens ein Polymer, herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen
Monomeren.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Schicht (A) einen erhöhten Flammwiderstand (Schwerentflammbarkeit) aufweist. Dies trifft sowohl für die Schicht (A) selber zu sowie wenn die Schicht (A) auf einen Kern aufgezogen ist und/oder in einen Wärmedämmverbund eingebracht ist. Die Schicht (A) zeichnet sich zusätzlich durch ihre Klebeeigenschaften aus, insbesondere auf gängigen Kernmaterialien wie EPS oder auf EPS basierenden Kernmaterialien und/oder auf Deckschichten wie Me- tallplatten. Neben einem verbesserten Flammwiderstand weist die erfindungsgemäße Schicht (A) eine gute Verklebbarkeit und verringerte Auswaschung (beispielsweise) der intumeszierenden Masse durch Wasser auf.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist dadurch begründet, dass zur Verbesserung des Flammwiderstandes und/oder zur Reduzierung der thermischen Belastung des Kerns und/oder des Wärmedämmverbundes nur eine einzige Schicht (A) hergestellt werden muss, während bei entsprechenden Verfahren gemäß dem Stand der Technik (in der Regel) mehrere unterschiedliche Schichten verwendet werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich Feuerwiderstandsdauern > 60 min oder sogar > 90 min erzielen (im Brandofen), während bei Brandschutzschichten gemäß dem Stand der Technik deutlich kürzere Feuerwiderstandsdauern erzielt werden, was eine Zerstörung, insbesondere durch Entzündung, von beispielsweise dem Kernmaterial (wie EPS) zur Folge hat.
Sofern eine silikathaltige Brandschutzschicht wie in WO 05/095728 verwendet wird, erweist sich eine homogene und kontinuierliche Auftragung auf das Kernmaterial als problematisch. Dies trifft vor allem auf die Anwendung von Pressverfahren, z.B. in La- miniermaschinen, zu. Der hohe Druck führt häufig zu einem Wegquetschen der aufge- gossenen (Brandschutz)Schichten. Der Verwendung der erfindungsgemäßen Schicht (A) enthaltend ein Trägermaterial (Matrix; Komponente a1 )) ermöglicht jedoch eine homogene Verteilung der Schicht (A), beispielsweise auf einen Kern. Besonders vorteilhaft ist dies bei einer kontinuierlichen Produktion, speziell bei der Verwendung von Laminiermaschinen oder in Pressverfahren. Durch die Verwendung eines Polymeren, herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen Monomeren (Komponente a3)) wird eine sehr gute Haftung der Schicht (A) auf einem Kern, insbesondere auf EPS, ermöglicht.
Sofern in der Schicht (A) als Komponente a1 ) ein offenzelliger Schaum, insbesondere ein Melaminharzschaum, verwendet wird, zeichnet sich die Schicht (A) durch eine besondere Elastizität aus sowie zusätzlich durch eine erschwerte Entflammbarkeit.
Nachfolgend werden die Schicht (A) sowie ihre einzelnen Komponenten näher definiert.
Als Trägermaterial (Komponente a1 )) sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Materialien geeignet, die als Träger, Matrix oder Grundgerüst verwendet werden können. Trägermaterialien verfügen vorzugsweise über eine gute Saugfähigkeit. Sie können prinzipiell in beliebigen Formen oder Dicken angeordnet sein, in der Regel stim- men ihre Geometrien mit derjenigen des fertigen Trägers (A) genau bzw. weitgehend überein. Die Dicke des Trägermaterials hängt in der Regel von der Art des verwendeten Materials ab und liegt normalerweise zwischen 0,1 und 50 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 10 mm.
Bevorzugte Trägermaterialien sind ausgewählt aus einem offenzelligen Schaum, Gewebematerialien, Fasern, Baumwollgewebe, Glaswolle, Mineralwolle, Pappe, Wellpappe, Melaminharzfasern oder sonstigen Schäumen.
Mehr bevorzugt wird als Trägermaterial ein offenzelliger Schaum verwendet. Geeignete offenzellige Schäume sind Melaminharzschaum (gewerblich erhältlich beispielsweise unter der Bezeichnung Basotect®), PIR (Polyisocyanurat), Polyimid-Schäume oder Schäume auf der Basis anorganischer Materialien, zum Beispiel Alu-phosphate, Silikate, carbonisierte Schäume oder keramisierte Schäume. Besonders bevorzugt ist MeI- aminharzschaum.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Komponente a1 ) ein offenzelliger Schaum mit einer Dichte von < 25 g/l und/oder einer Porengröße zwischen 10 μm und 1000 μm, vorzugsweise zwischen 50 μm und 300 μm verwendet. Vorzugsweise ist der offenzellige Schaum in dieser Ausführungsform ein Melaminharzschaum. Vorzugsweise ist der offenzellige Schaum elastisch.
In der Schicht (A) ist als Komponente a2) mindestens eine Verbindung enthalten, die ausgewählt ist aus intumeszierenden Massen, Blähgraphiten, Boraten, phosphathalti- gen Verbindungen, silikathaltigen Verbindungen oder carbonisierende Substanzen wie Zucker oder Stärke.
Als intumeszierende Massen werden Materialien bezeichnet, die bei Einwirkung höherer Temperaturen, in der Regel über 80 bis 100 0C, sich aufblähen, quellen oder bevor- zugt aufschäumen und dabei einen isolierenden und hitzebeständigen Schaum bilden.
Silikathaltige Verbindungen, die vorzugsweise bei der Herstellung der Schicht (A) in Form von Lösungen eingesetzt werden, sind bevorzugt Alkalimetallsilikate, insbesondere Wasserglas. Bei Wasserglas handelt es sich um aus dem Schmelzfluss erstarrte, glasartige, wasserlösliche Kalium- und Natriumsilikate oder deren viskose wässrige Lösungen. Sie enthalten in der Regel 2 bis 4 Mol SiO2 pro 1 Mol Alkalioxid und werden üblicherweise hergestellt durch Zusammenschmelzen von Quarzsand mit Natriumcar- bonat oder Kaliumcarbonat bei zum Beispiel 1.400 bis 1.500 0C, wobei CO2 frei wird. Die erstarrte Schmelze wird in der Regel gemahlen. Vorzugsweise wird Wasserglas mit einem Verhältnis SiO2/Na2O > 2 eingesetzt. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis SiO2/Na2O > 3,4 (sogenanntes kieselsaures Wasserglas). Das bei der Herstellung von Wasserglas erhaltene Wasserglaspulver kann als solches verwendet werden oder aber nach Zusatz von Wasser. Je nach zugefügter Wassermenge liegt ein wasserhaltiges, immer noch festes Wasserglaspulver vor oder eine Wasserglaslösung gewünschter Konzentration. Sofern eine Wasserglaslösung eingesetzt wird, enthält diese üblicherweise 30 bis 99,9, bevorzugt 35 bis 80 und insbesondere 40 bis 70 Gew.-% Wasser. Sofern Wasserglaspulver eingesetzt wird, enthält dieses in der Regel 0 bis 40, bevorzugt 0 bis 30 und insbesondere 1 bis 20 Gew.-% Wasser.
Als Komponente a3) enthält die Schicht (A) mindestens ein Polymer, herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen Monomeren. Bei dem Polymer (a3) kann es sich entweder um ein Homopolymer oder um eine Copolymer aus mehreren unterschiedlichen Monomeren, beispielsweise 2, 3, 4 oder 5 unterschiedlichen Monomeren, han- dein. Sofern ein Copolymer als Komponente a3) eingesetzt wird, muss mindestens eine der eingesetzten Monomeren ein vinylaromatisches Monomer sein. Verfahren zur Herstellung solcher Polymere (a3) durch Polymerisation der entsprechenden Monomere sind dem Fachmann bekannt.
Vorzugsweise wird als vinylaromatisches Monomer mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) gewählt,
in der R1, R2 und R4 unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl stehen, R3 Methyl oder Ethyl bedeutet und k eine ganze Zahl von 0 bis 2 bedeutet; ganz besonders bevorzugt sind R1, R2 und R4 jeweils Wasserstoff, und ganz besonders bevorzugt gilt k = 0. Styrol ist besonders bevorzugt; außerdem sind auch α-Methyl- styrol, p-Methylstyrol, Ethylstyrol, tert.-Butylstyrol, Vinylstyrol, Vinyltoluol, 1 ,2-Diphenyl- ethylen, 1 ,1-Diphenylethylen oder deren Mischungen geeignet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Copolymer eingesetzt, herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen Monomeren sowie mindestens einem weiteren Monomeren (M 1 ), das mit dem vinylaromatischen Monomeren copoly- merisierbar ist, aber nicht unter die Definition eines vinylaromatischen Monomeren fällt. Vorzugsweise werden als Monomer (M1 ) i) eine α,ß-ungesättigte Carbonsäure oder ein Derivat davon oder ii) ein Dien verwendet. Besonders bevorzugt ist als Monomer (M1 ) ein Acrylat. Ein Beispiel für ein solches Copolymer ist das von der BASF Aktiengesellschaft (Ludwigshafen, Deutschland) erhältliche Acronal® S 790 (wässrige Dispersion eines Copolymers aus Butylacrylat und Styrol).
Als α,ß-ungesättigte Carbonsäure oder deren Derivate (Monomer M1 ) eignen sich bevorzugt Verbindungen der allgemeinen Formel (II)
worin bedeuten: R1 ausgewählt aus - unverzweigtem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-
Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n- Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt d-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert- Butyl;
- oder Wasserstoff,
- ganz besonders bevorzugt sind Wasserstoff und Methyl;
R2 und R4 unabhängig voneinander gewählt sind aus - unverzweigtem oder verzweigten Ci-CiO-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-
Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n- Heptyl, n-Octyl, 3-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt ist d-C4- Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.Butyl;
- oder ganz besonders bevorzugt Wasserstoff;
R3 gewählt aus
- Wasserstoff (womit Verbindung (II) die Carbonsäure selbst ist), - oder unverzweigtem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl (womit Verbindung (II) ein
Carbonsäureester ist), wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1 ,2- Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 3- Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt ist Ci-C4-Alkyl wie Methyl, E- thyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.Butyl; sowie 2- Ethylhexyl.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (II) sind Acrylsäure und Methacrylsäure. Weiterhin bevorzugt sind die Ci.io-Alkylester der Acrylsäure (Acrylat), insbesondere die Butyl- ester, vorzugsweise n-Butylacrylat und die Ci.io-Alkylester der Methacrylsäure, insbesondere Methylmethacrylat (MMA).
Als Diene (Monomer M1 ) kommen alle polymerisierbaren Diene in Betracht, insbesondere 1 ,3-Butadien, 1 ,3-Pentadien, 1 ,3-Hexadien, 2,3-Dimethylbutadien, Isopren, Pipe- rylen oder Mischungen davon. Bevorzugt sind 1 ,3-Butadien (kurz: Butadien), Isopren oder deren Mischungen.
Besonders bevorzugt werden i) Polymere aus Styrol oder ii) Copolymere aus Styrol und Dienen und/oder Acryl- oder Methacrylsäure-basierten Monomeren mit einem Rest R3 eingesetzt, wobei R3 eine Alkylgruppe -(CH2)nCH3 mit n > 3 ist. Vorzug dieser Kombination ist eine gute Haftung auf Polystyrol-basierten Kernmaterialien bei einer geringen Quellbarkeit in Wasser. Die geringe Quellbarkeit (< 100 Vol-% Wasseraufnahme) führt zu einer geringen Auswaschung der Komponente a2), z.B. wasserlösliche intu- meszierende Massen, Wasserglas oder Zucker durch Wasser. Hierdurch wird auch nach Kontakt mit Feuchtigkeit die flammschützende Wirkung der Schicht (A) sichergestellt.
Zur Herstellung der Schicht (A) wird die Komponente a3) vorzugsweise als Dispersion eingesetzt (Polymerdispersion), vorzugsweise als wässrige Polymerdispersion. Vorzugsweise hat die wässrige Polymerdispersion einen Feststoffanteil von 40 bis 60 %, insbesondere ca. 50 %. Gegebenenfalls können aber auch andere Dispergiermittel als Wasser verwendet werden.
Die Herstellung der Polymerdispersion erfolgt in an sich bekannter Weise, etwa durch Emulsions-, Suspensions-, oder Dispersionspolymerisation in flüssiger Phase. Soll die Polymerdispersion eine wässrige sein, polymerisiert man bevorzugt in wässriger Phase. Man kann das Polymer auch durch Lösungs- oder Massepolymerisation herstellen, gegebenenfalls zerteilen und die Polymerpartikel anschließend in Wasser (oder einem anderen Dispersionsmittel, siehe oben) in üblicher Weise dispergieren. Bei der Polymerisation werden die für das jeweilige Polymerisationsverfahren üblichen Initiatoren, Emulgatoren bzw. Suspensionshilfsmittel, Regler bzw. sonstigen H i If sstoff e mitverwendet; und man polymerisiert kontinuierlich oder diskontinuierlich bei den für das jeweilige Verfahren üblichen Temperaturen und Drücken in gebräuchlichen Reaktoren. Die Schicht (A) kann zusätzlich noch eine weitere Komponente a4) enthalten. Diese optionale Komponente umfasst mindestens einen Klebstoff auf Polyurethanbasis oder Epoxidbasis. Weiterhin kann die Schicht (A) eine zusätzliche Komponente a5) enthalten. Diese optimale Komponente umfasst ein Polymer (a5), herstellbar aus mindestens einer α,ß-ungesättigten Carbonsäure oder deren Derivaten, wobei die Definition dieser Monomere mit der vorstehend aufgeführten Definition des Monomeren (M1 ) übereinstimmen. Die Polymere (a5) basieren jedoch nicht auf vinylaromatischen Monome- ren(bausteine) im Gegensatz zu den Polymeren (a3). Neben den vorgenannten α,ß- ungesättigten Carbonsäuren oder deren Derivate können zur Herstellung der Polymere (a5) noch weitere mit diesen Monomeren copolymerisierbare Monomere eingesetzt werden. Vorzugsweise basiert das Polymer (a5) auf Acrylaten.
Weiterhin kann die Schicht (A) zusätzlich Additive enthalten. Als Additive eignen sich beispielsweise (weitere) Flammschutzmittel wie Melamin, Melaminpolyphosphat oder Melamincyanurat. Ebenso sind Weichmacher, Keimbildner, IR-Absorber wie Ruß und Graphit, Aluminiumoxidpulver oder AI(OH)3, lösliche und unlösliche Farbstoffe, Biozid- wirksame Substanzen (wie Fungizide) und Pigmente als Additive geeignet.
Die einzelnen Komponenten der Schicht (A) liegen in folgenden Konzentrationen vor, wobei sich die Angaben - soweit nicht anders aufgeführt - auf Gewichtsprozent (Gew.-)% beziehen.
Die Komponente a1 ) beträgt vorzugsweise 0,1 bis 50 %, insbesondere 0,5 bis 10 %. Die Komponente a2) beträgt vorzugsweise 10 bis 99 %, insbesondere 25 bis 98 %. Die Komponente a3) beträgt vorzugsweise 1 bis 35 %, insbesondere 2 bis 20 %. Die Komponenten a4), a5) sowie die (zusätzlichen) Additive können jeweils unabhängig voneinander < 20 %, vorzugsweise < 10 % betragen. Vorzugsweise beträgt die Summe der Komponenten a4), a5) sowie der Additive < 20 %, insbesondere < 10 %. Die vorstehenden Zahlenwerte sind so zu verstehen, dass die Gesamtsumme der Komponen- ten a1 ) bis a3) sowie gegebenenfalls a4), a5) und die Additive 100 % ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schicht (A) ist die Komponente a1 ) ein MeI- aminharzschaum und/oder die Komponente a2) Wasserglas und/oder die Komponente a3) ein Polymer herstellbar aus Styrol sowie gegebenenfalls mindestens ein weiteres mit Styrol-copolymerisierbaren Monomeren.
Die Schicht (A) kann als Laminat, Platte oder Folie vorliegen. Die Dicke richtet sich dabei nach der Art des verwendeten Materials und stimmt normalerweise mit der Dicke des Trägermaterials (Komponente < 1 ) überein, also zwischen 0,1 und 50 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 10 mm. Die Schicht (A) kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Kern aufgebracht werden. Als Kern sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Materialien einsetzbar, insbesondere solche, die wärmedämmende Eigenschaften haben und/oder als Dämmstoff verwendet werden können. Vorzugsweise ist der Kern ausgewählt ist aus einem expandierbarem Polystyrol (EPS), einem Dämmstoff, expandiertem Polypropylen (EPP), einem Polystyrol (PS)-Schaum oder einem PS-Schaum basierten Compositmaterial. Unter (weiteren) Dämmstoffen versteht man beispielsweise Polyurethanschaumstoffe, PIR-Schaumstoffe oder Mineralwolle. Besonders bevorzugt wird EPS als Kern verwendet. Gegebenenfalls kann als Kern auch extrudiertes Polystyrol (XPS) verwendet werden, beispielsweise handelt es sich bei XPS um extrudierte Polystyrolschaumstoffplatten. Aufgrund seiner geringen Dichte, Verarbeitbarkeit und lang anhaltendem Dämmvermögen wird in einer Ausführungsform bevorzugt ein wärmedämmendes Kernmaterial aus Polystyrolpartikelschaumstoffplatten hergestellt, die durch Versintern von vorgeschäumten Polystyrolschaumstoffpartikeln aus expandiertem Polystyrol (EPS) erhältlich sind. Die vorgeschäumten Polystyrolschaumstoffpartikel weisen vorzugsweise eine Polymerbeschichtung auf, die Versinterung erfolgt vorzugsweise in einer Form unter Druck und in Abwesenheit von Wasserdampf, wie es beispielsweise in WO 2007/023089 offenbart ist. Bevorzugt werden Polystyrolpartikel- schaumstoffplatten mit einer Dichte im Bereich von 10 bis 50 g/l und einer Dicke im Bereich von 50 bis 250 mm verwendet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kern um Materialien in Blockform, vorzugsweise sind eine oder zwei, insbesondere eine Seite des Kerns mit der Schicht (A) versehen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Schicht (A). In diesem Verfahren werden die einzelnen Komponenten a1 ) bis a3) miteinander vermischt, wobei die Komponente a3) vorzugsweise in Form einer Dispersion verwendet wird. Gegebenenfalls können auch weitere Kompo- nenten a4), a5) und die Additive mit vermischt werden. Die Herstellung der Schicht (A) kann prinzipiell nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Die Reihenfolge der Vermischung ist prinzipiell egal, beispielsweise können alle Komponenten gleichzeitig miteinander vermischt werden. Wird eine Lösung von alkalischem Wasserglas als Komponente a2) mit einem sauren Polymer a3) oder einer anderen sauren Kompo- nente vermischt, so wird die Wasserglaslösung vorgelegt und die acide Verbindung als letztes zugegeben, um eine frühzeitige Gelbildung des Silikates zu verhindern.
Vorzugsweise erfolgt das Herstellungsverfahren der Schicht (A) dadurch, dass mindestens eine der Komponenten a2) und a3) sowie gegebenenfalls a4) und/oder a5) und/oder die Additive durch Sprühen, Tauchen, Rollen oder Streichen auf die Komponente a1 ) aufgebracht wird. Das Aufbringen der Komponenten a2 und a3) erfolgt vor- zugsweise in einer Tränke, in der sich diese Komponenten sowie gegebenenfalls weitere Komponenten befinden. Durch diese Tränke wird die Komponente a1 ) durchgezogen. Dies kann beispielsweise auch kontinuierlich erfolgen, indem das Trägermaterial (Komponente a1 ) durch die Tränke (Wanne) durchgezogen wird, wobei das Trägerma- terial (beispielsweise Basotect®) von einer Rolle abgewickelt wird. Unter Aufbringen der übrigen Komponenten auf die Komponente a1 ) soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch verstanden werden, dass die übrigen Komponenten in die Hohlräume der Komponente a1 ) eindringen können. Dadurch wird ein Vermischungseffekt erzielt. Im Fall von hochviskosen Massen können die Komponenten a2) und/oder a3) auch unter Druck auf die Komponente a1 ) aufgebracht werden. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Kalander, wobei eine Wasserquetschung durch mechanische Belastung bewirkt wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der vorge- nannten Schicht (A) als Klebeschicht, als Brandschutzschicht, zur Verbesserung des
Flammwiderstandes in einem Sandwich-Panel, in einem Wärmedämmverbund, in
Chip-Boards oder in Konstruktionsanwendungen. Vorzugsweise wird die Schicht (A) als Klebeschicht und/oder als Brandschutzschicht eingesetzt. Sofern die Schicht (A) als
Brandschutzschicht eingesetzt wird, kann beispielsweise das darunter liegende, ther- misch sensitive Kernmaterial vor hohen Temperaturen und dem Übergriff der Flammen geschützt werden, so dass dieses seine strukturelle Integrität behält.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmedämmverbund enthaltend mindestens eine Schicht (A) gemäß den vorliegenden Definitionen. In dem Wärmedämmverbund können auch zwei oder mehrere Schichten (A) angeordnet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine alternierende Abfolge unterschiedlicher Schichten (A) handeln und/oder die Schicht (A) kann an verschiedenen Stellen des Wärmedämmverbundes eingebracht sein aber auch in alternierender Abfolge.
Bevorzugte Wärmedämmverbunde sind solche, in denen die Schicht (A) zwischen dem Kern und einer Deckschicht angebracht ist und gegebenenfalls auf der gegenüberliegenden Seite des Kerns eine zweite Deckschicht angebracht ist, wobei gegebenenfalls zwischen Kern und zweiter Deckschicht eine zweite Schicht (A) eingefügt ist.
Als Deckschicht im Wärmedämmverbund eignen sich alle dem Fachmann bekannten Deckschichten, vorzugsweise ist die Deckschicht ausgewählt aus Metall, Wellblech, Stahl, Aluminium, Holz, Kunststoff, Gips oder einer Pressspanplatte.
Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmedämmverbundes sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise ist ein solches Verfahren in WO 2005/095728 beschrieben. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des Wärmedämmverbundes in Gebäuden, in Lagerhallen, in Kühlhallen und zur Verbesserung des Flammwiderstandes.
Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele verdeutlicht werden.
Beispiele
Beispiel 1 : Offenzelliger Schaum als Brand-Schutzschicht
Zu 60 Teilen einer Wasserglaslösung (37%ig, Woellner Natriumsilikat) werden porti- onsweise 40 Teile Wasserglaspulver (Portil N) und 5 Teile Polymer (Acronal® S 790; wässrige Dispersion eines Copolymers aus Butylacrylat und Styrol; Feststoffgehalt: ca. 50 %, Handelsprodukt der BASF Aktiengesellschaft) gegeben und homogeniert.
Ein offenzelliger Flies (ca. 3 mm starker Melaminharzschaum (Basotect®)) wird für ca. 2 min. im zuvor beschriebenen Gemisch getränkt. Nach einer kurzen Abtropfphase wird der getränkte Schaum (entspricht der erfindungsgemäßen Schicht (A)) auf den zu schützenden Schaumstoffkern (EPS bzw. BB1 gemäß nachstehenden Beispielen) gelegt und leicht angepresst.
Beispiel 2: Offenzelliger Schaum als Klebeschicht (Herstellung eines Wärmedämmverbundes)
Zu 60 Teilen einer Wasserglaslösung (37%ig, Woellner Natriumsilikat) werden porti- onsweise 40 Teile Wasserglaspulver (Portil N) und 5 Teile Polymer (Acronal® S 790; wässrige Dispersion eines Copolymers aus Butylacrylat und Styrol; Feststoffgehalt: ca. 50 %, Handelsprodukt der BASF Aktiengesellschaft) gegeben und homogeniert.
Ein offenzelliger Flies (ca. 3 mm starker Melaminharzschaum (Basotect®)) wird für ca. 2 min. im zuvor beschriebenen Gemisch getränkt. Nach einer kurzen Abtropfphase wird der getränkte Schaum (entspricht der erfindungsgemäßen Schicht (A)) auf den zu schützenden Schaumstoffkern (EPS bzw. BB1 gemäß nachstehenden Beispielen) gelegt und leicht angepresst.
Nun wird eine Metallplatte (ein Stahlblech mit tn = 0,6 mm) von oben angepresst und das Verbundsystem bis zur vollständigen Härtung unter Druck gehalten. Bei weiteren Versuchen zeigt sich, dass in der Regel schon das Eigengewicht der Platte als Druckgeber ausreicht.
Analoge Versuche werden auch mit offenzelligen PU-Schaumplatten, Wellpappen und Baumwollfasermatten durchgeführt, wobei die Mattendicken von 0,5 bis 15 mm variiert werden.
Beispiel 3:
Verwendetes Kernmaterial:
EPS-Block (EPS1 ): Neopor® 2300 Block (20 g/L)
Beschichteter Block (BB1 ): Eine Mischung aus flüssigem Wasserglas (120 g) und festem Wasserglas (80 g) wird verrührt. Hierzu gibt man Acronal S 790 (10g). Zu einer separat abgewogenen Menge EPS (46 g) wird ein Teil der zuvor angesetzten Mischung (184 g) von Hand eingemischt. Die homogenisierten Perlen werden in eine Aluform gegeben und bei 700C für 60 Minuten um 50% gepresst.
• Versuch 1 :
Ein EPS1 Block wird direkt mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt.
• Versuch 2:
Ein EPS1 Block wird direkt mit einer Basotectschicht (3 mm) beklebt und dann mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt. • Versuch 3:
Ein EPS1 Block wird direkt mit einer getränkten Basotectschicht (gemäß Beispiel 1 ) beklebt und dann mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt.
• Versuch 4:
Ein BB1 Block wird direkt mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt. • Versuch 5:
Ein BB1 Block wird direkt mit einer Basotectschicht (3 mm) beklebt und dann mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt.
• Versuch 6:
Ein BB1 Block wird direkt mit einer getränkten Basotectschicht (gemäß Beispiel 1 ) be- klebt und dann mit einer Bunsenbrennerflamme beflammt.
Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammengefasst. Tabelle 1 : Ergebnisse des Laborflammtests
Versuch Kernmaterial Flammwiderstand [s]
1 EPS1 < 2
2 EPS1 < 5
3 EPS1 - 30
4 BB1 < 2
5 BB1 < 5
6 BB1 > 60
Bemerkungen:
Die verwendeten EPS1 Blöcke (Versuch 1 und Versuch 2) schmelzen im Bereich der Flamme sofort weg und verlieren dabei direkt ihre strukturelle Integrität. Die erfindungsgemäße Schutzschicht (Versuch 3) verzögert diesen Formverlust deutlich.
Im Falle der BB1 Blöcke (Versuch 4 und Versuch 5) gilt, dass hier das EPS im Brennerbereich zwar auch verbrennt, die anorganische Matrix jedoch die Gesamtform stabilisiert. Als Bewertungskriterium wurde hier das Verschwinden der EPS Schicht herangezogen. Im Falle von Versuch 6 ist selbst nach längerer Beflammung auch die darunterliegende EPS Schicht noch intakt.
Aus den Versuchen 1 bis 6 ist somit insgesamt ersichtlich, dass eine Schicht enthaltend alle 3 Komponenten a1 ) bis a3) gemäß der vorliegenden Erfindung (Versuche 3 bzw. 6) das Schmelzen des Kernmaterials deutlich herauszögert im Vergleich zu Versuchen, in denen der Kern nicht beschichtet ist (Versuch 1 ), nur mit einzelnen Kompo- nenten a1 ) bis a3) beschichtet ist (Versuche 2 und 4) oder mit den Komponenten a1 ) bis a3) in getrennten Schichten beschichtet ist (Versuch 5).
Beispiel 4:
Weiterhin wird noch ein Brandwiderstandstest gemäß DIN4102 Teilδ: 1986-05 durchgeführt. Hierbei wird ein BB1 Kern direkt mit Metallplatten beklebt (SP1 ). Bei einem weiteren Sandwichaufbau findet die Verklebung von Metall und BB1 Kern mittels erfindungsgemäßer getränkter Schaumschicht gemäß Beispiel 2 statt (SP2). Beim erfin- dungsgemäßen Ausführungsbeispiel SP2 werden somit deutlich höhere Brandwiderstandsdauern beobachtet als im Vergleichsbeispiel SP1. Tabelle 2: Ergebnisse des DIN4102 Tests
Kern Widerstandsdauer [min]
"SPΪ 35-40
SP2 > 90

Claims

Patentansprüche
1. Schicht (A) enthaltend:
a1 ) mindestens ein Trägermaterial a2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus intumeszierenden Massen, Blähgraphiten, Boraten, phosphathaltigen Verbindungen, silikathaltigen Verbindungen oder carbonisierende Substanzen wie Zucker oder Stärke und a3) mindestens ein Polymer herstellbar aus mindestens einem vinylaromati- schen Monomeren.
2. Schicht gemäß Anspruch 1 , wobei die Komponente a1 ) ausgewählt ist aus einem offenzelligen Schaum, Gewebematerialien, Fasern, Baumwollgewebe, Glaswolle, Mineralwolle, Pappe, Wellpappe, Melaminharzfasern oder sonstigen Schäumen.
3. Schicht gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Komponente a1 ) ein Melaminharz- schaum und/oder die Komponente a2) Wasserglas ist und/oder die Komponente a3) ein Polymer herstellbar aus Styrol ist.
4. Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 enthaltend
a4) mindestens einen Klebstoff auf Polyurethanbasis- oder Epoxidbasis oder a5) mindestens ein Polymer herstellbar aus mindestens einer α,ß-ungesättigten Carbonsäure oder deren Derivate.
5. Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Komponente a1 ) ein of- fenzelliger Schaum mit einer Dichte von < 25 g/l und/oder einer Porengröße zwischen 10 μm und 1000 μm verwendet wird.
6. Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht (A) zumindest teilweise auf die Oberfläche eines Kerns aufgebracht ist.
7. Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kern ausgewählt ist aus einem expandierbaren Polystyrol (EPS), einem Dämmstoff, expandiertem Polypropylen (EEP), einem Polystyrol (PS)-Schaum oder einem PS-Schaum basierten Compositmaterial.
8. Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Komponente a3) ein Polymer ist herstellbar aus mindestens einem vinylaromatischen Monomer und mindestens einem Monomeren (M1 ) ausgewählt aus i) einer α,ß-ungesättigten Carbonsäure oder einem Derivat davon oder ii) einem Dien.
9. Verfahren zur Herstellung einer Schicht (A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten a1 ) bis a3) miteinander vermischt werden, wobei die Komponente a3) in Form einer Dispersion verwendet wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Komponenten a2) und a3) durch Sprühen, Tauchen, Rollen oder Streichen auf die Komponente a1 ) aufgebracht wird und die dabei erhaltene Schicht (A) gegebenenfalls ohne vorherige Trocknung auf einen Kern aufgebracht wird.
1 1. Verwendung einer Schicht (A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 als Klebeschicht, als Brandschutzschicht, zur Verbesserung des Flammwiderstandes in einem Sandwich-Panel, in einem Wärmedämmverbund, in Chip-Boards oder in Konstruktionsanwendungen.
12. Wärmedämmverbund enthaltend mindestens eine Schicht (A) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
13. Wärmedämmverbund gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (A) zwischen dem Kern und einer Deckschicht angebracht ist und gegebenenfalls auf der gegenüberliegenden Seite des Kerns eine zweite Deckschicht angebracht ist, wobei gegebenenfalls zwischen Kern und zweiter Deckschicht eine zweite Schicht (A) eingefügt ist.
14. Wärmedämmverbund gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus Metall, Wellblech, Stahl, Aluminium, Holz, Kunststoff, Gips oder eine Pressspanplatte ist.
15. Verwendung eines Wärmedämmverbundes gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 in Gebäuden, in Lagerhallen, in Kühlhallen und zur Verbesserung des Flammwiderstandes.
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