PL204445B1

PL204445B1 - Flame-proof material

Info

Publication number: PL204445B1
Application number: PL368105A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Krzysztof Haintze; Wiesław Zadęcki
Original assignee: Andrzej Krzysztof Haintze; Wiesław Zadęcki
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2010-01-29
Also published as: PL368105A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa ogniochronna otrzymana na bazie poliuretanów, przeznaczona do wykonywania przegród przeciwpożarowych, kształtek i płyt ogniochronnych, okładzin ogniochronnych oraz do wypełniania wnęk, pustek, przepustów kablowych i rurowych w konstrukcjach budowlanych i specjalnych.The subject of the invention is a fire-retardant mass obtained on the basis of polyurethanes, intended for the production of fireproof partitions, fireproof fittings and boards, fireproof cladding and for filling cavities, voids, cable and pipe penetrations in building and special structures.

Uodpornienie materiałów palnych na działanie wysokich temperatur przeprowadza się przy użyciu środków ogniochronnych, które są kompozycjami różnych związków chemicznych występujących w postaci roztworów, farb, lakierów lub mas plastycznych. W wyniku zjawisk fizykochemicznych zachodzących pod wpływem temperatury, środki te wykazują działanie ogniochronne.The resistance of flammable materials to high temperatures is carried out with the use of flame retardants, which are compositions of various chemical compounds in the form of solutions, paints, varnishes or plastics. As a result of physicochemical phenomena occurring under the influence of temperature, these agents show a fire-retardant effect.

Znane są środki ogniochronne, które w wyniku działania podwyższonej temperatury pęcznieją tworząc gąbczastą masę oraz środki, które w takich warunkach topią się okrywając chroniony przedmiot szczelną powłoką przeciwogniowąThere are flame retardants which swell to form a spongy mass as a result of the action of elevated temperature, and agents which melt under such conditions, covering the protected object with a tight fireproof coating

Dopuszczone przez Instytut Techniki Budowlanej do stosowania w budownictwie zaporowe, warstwowe okładziny pęczniejące składają się z mieszaniny krzemianów sodu i potasu z dodatkiem plastyfikatorów, wypełniaczy i poroforów, przy czym nośnikiem tej mieszaniny jest włóknina szklana nasycona lepiszczem z żywicy syntetycznej. W podwyższonej temperaturze wywołanej pożarem, okładziny te pęcznieją tworząc drobnoporowatą masę o temperaturze topnienia powyżej 900°C.Barrier, intermittent layered cladding, approved by the Building Research Institute, consists of a mixture of sodium and potassium silicates with the addition of plasticizers, fillers and blowing agents, and the carrier of this mixture is glass fiber impregnated with a synthetic resin binder. At elevated temperatures caused by fire, these claddings swell to form a fine-porous mass with a melting point above 900 ° C.

Z polskiego opisu patentowego nr 166 657 znana jest masa ogniochronna składająca się z nośnika, którym jest spieniony polistyren (styropian) oraz z materiału zwiększającego swoją objętość pod wpływem temperatury, posiadającego w swym składzie szkło wodne, krzemionkę koloidalną hydrofobizator w postaci alkalicznego roztworu wodnego metylosilikonianu sodowego, pigment barwiący w postaci glinokrzemianu sodowego oraz tlenek cynku jako pigment kryjący.Polish patent specification No. 166 657 describes a fire-resistant mass consisting of a carrier, which is expanded polystyrene (polystyrene) and a material that increases its volume under the influence of temperature, containing water glass, colloidal silica, hydrophobizer in the form of an alkaline aqueous solution of sodium methyl siliconate , a sodium aluminosilicate color pigment and zinc oxide as opacifying pigment.

Opisywane masy charakteryzują się jednak znacznym ciężarem objętościowym i małą wytrzymałością mechaniczną po wykonaniu próby ogniowej.The described masses, however, are characterized by a significant volume weight and low mechanical strength after the fire test.

Poliuretany stanowią obszerną grupę tworzyw sztucznych, których właściwości zależą od sposobu ich wytwarzania oraz od rodzaju użytych substratów.Polyurethanes are a wide group of plastics, the properties of which depend on the method of their production and the type of substrates used.

Znane są poliuretany termoplastyczne lub utwardzalne. Stosowane są one jako kauczuki, tworzywa konstrukcyjne, pianki sztywne lub miękkie, włókna oraz jako kleje o dużej sile wiązania. Szersze stosowanie zwłaszcza pianek poliuretanowych w budownictwie oraz przemyśle odzieżowym i meblarskim było możliwe dzięki obniżeniu ich palności. Dotyczy to pianek poliuretanowych trudno palnych oraz pianek samogasnących.Thermoplastic or curable polyurethanes are known. They are used as rubbers, engineering plastics, rigid or soft foams, fibers and as adhesives with high bond strength. The wider use of polyurethane foams in the construction industry as well as in the clothing and furniture industries was possible due to the reduction of their flammability. This applies to non-flammable polyurethane foams and self-extinguishing foams.

W celu obniżenia ciężaru objętościowego poliuretanów stosowane są dodatkowo różnego rodzaju porofory.In order to reduce the volumetric weight of polyurethanes, various types of blowing agents are additionally used.

Opis patentowy PL 186 332 (PCT7EP97/02457) podaje sposób wytwarzania spienionych polimerów styrenu zawierających cząstki grafitu. Polimeryzacja styrenu odbywa się w wodnej suspensji z dodatkiem inicjatorów nadtlenkowych w obecnoś ci czą stek grafitu, a w trakcie procesu wprowadzony jest porofor.The patent description PL 186 332 (PCT7EP97 / 02457) describes a method of producing foamed styrene polymers containing graphite particles. The styrene polymerization takes place in an aqueous suspension with the addition of peroxide initiators in the presence of graphite particles, and a blowing agent is introduced during the process.

Z opisu zgł oszenia patentowego P 328594 znany jest lekki kompozytowy materiał porowaty otrzymany na bazie poliuretanów.From the patent application P 328594 there is known a lightweight composite porous material obtained on the basis of polyurethanes.

Do składnika poliolowego i/lub składnika izocyjanianowego z ewentualnymi dodatkami katalizatorów i środków powierzchniowo czynnych wprowadza się perełki z tworzyw termoplastycznych zawierające uwięziony składnik poroforowy, korzystnie ciecz wrzącą w zakresie temperatur 28 - 65°C. W praktyce stosowane są perełki polistyrenu spienialnego.Thermoplastic beads containing an entrapped blowing agent, preferably a liquid boiling in the range of 28-65 ° C, are introduced into the polyol component and / or the isocyanate component with the optional additives of catalysts and surfactants. In practice, beads of expandable polystyrene are used.

Celem wynalazku jest otrzymanie nowego tworzywa poliuretanowego o niskim ciężarze objętościowym, które pod działaniem wysokiej temperatury zmienia swoje właściwości fizykochemiczne tworząc sztywną strukturę porowatą o dużej odporności ogniowej i niskim współczynniku przewodzenia ciepła.The aim of the invention is to obtain a new polyurethane material with a low volumetric weight, which under the action of high temperature changes its physicochemical properties, creating a rigid porous structure with high fire resistance and low thermal conductivity.

Ponadto celem wynalazku jest otrzymanie masy o wytrzymałości mechanicznej zapewniającej jej własności użytkowe również po wykonaniu próby ogniowej.Moreover, the aim of the invention is to obtain a mass with mechanical strength ensuring its functional properties also after the fire test.

Istotą wynalazku jest masa ogniochronna na bazie poliuretanów uzyskiwanych z polioli i izocyjanianów, z dodatkiem poroforów i opcjonalnie perełek polistyrenu spienialnego, która według wynalazku zawiera modyfikatory w postaci węgla krystalicznego i dwuamidu kwasu węglowego (karbamidu) w postaci sproszkowanej o uziarnieniu poniż ej 0,063 mm, których udzia ł w stosunku do ogólnej iloś ci składników bazowych poliuretanu wynosi odpowiednio 0,1 - 14% wagowych i 0,1 - 15% wagowych.The essence of the invention is a fire-retardant mass based on polyurethanes obtained from polyols and isocyanates, with the addition of blowing agents and, optionally, beads of expandable polystyrene, which according to the invention contain modifiers in the form of crystalline carbon and carbonic acid diamide (carbamide) in powdered form with particle size below 0.063 mm, The proportion of the total polyurethane base components is 0.1-14% by weight and 0.1-15% by weight, respectively.

Korzystnie masa według wynalazku zawiera modyfikator w postaci krzemionki koloidalnej w ilości 0,1 do 2,8% wagowych w stosunku do składników bazowych poliuretanu.Preferably, the inventive composition contains a colloidal silica modifier in an amount of 0.1 to 2.8% by weight, based on the polyurethane base components.

PL 204 445 B1PL 204 445 B1

Ponadto masa według wynalazku zawiera korzystnie modyfikator w postaci polichlorku winylu w ilości 0,1 do 2,8% wagowych w stosunku do składników bazowych poliuretanu.Moreover, the composition according to the invention preferably contains the polyvinyl chloride modifier in an amount of 0.1 to 2.8% by weight, based on the polyurethane base components.

Korzystnym modyfikatorem masy według wynalazku są również woski polietylenowe w ilości 0,1 do 14% wagowych w stosunku do składników bazowych poliuretanu.The preferred mass modifier according to the invention is also polyethylene waxes in an amount of 0.1 to 14% by weight, based on the polyurethane base components.

Ponadto masa według wynalazku może zawierać wypełniacze mineralne o uziarnieniu poniżej 0,063 mm w ilości 0,1 do 20% wagowych w stosunku do składników bazowych poliuretanu.In addition, the inventive mass may contain mineral fillers with a grain size of less than 0.063 mm in an amount of 0.1 to 20% by weight, based on the polyurethane base components.

Wszystkie modyfikatory wprowadza się do jednego i/lub drugiego składnika bazowego poliuretanów przed ich połączeniem.All modifiers are introduced into one and / or the other polyurethane base component before they are combined.

Stosowany węgiel krystaliczny jest uprzednio preparowany w środowisku stężonego roztworu kwasu fluorowodorowego w temperaturze 250°C i ciśnieniu 1 MPa w celu dokonania przebudowy jego sieci krystalograficznej. Nieoczekiwanie okazało się, że masa według wynalazku pod wpływem działania wysokiej temperatury zmienia całkowicie swoje właściwości fizykochemiczne. Powstający układ porowaty wykazuje pełną homogenizację oraz szczególnie powtarzalną strukturę porów zamkniętych. Powstałe tworzywo poliuretanów o minimalnej anizotropii jest nowym rodzajem struktury porowatej powstałej na bazie destruktu poliuretanowego. Produkty pirolizy poliuretanów w połączeniu z modyfikatorami, a szczególnie z węglem krystalicznym tworzą nową strukturę termoizolacyjną i ogniochronną powstającą samoczynnie podczas pożaru. Charakteryzuje się ona dużym oporem cieplnym warstw przypowierzchniowych, dzięki czemu chronione są warstwy podległe.The crystalline carbon used is previously prepared in a concentrated solution of hydrofluoric acid at a temperature of 250 ° C and a pressure of 1 MPa in order to remodel its crystallographic network. Surprisingly, it turned out that the mass according to the invention completely changes its physicochemical properties under the influence of high temperature. The resulting porous system shows full homogenization and a particularly repeatable structure of closed pores. The resulting polyurethane material with minimal anisotropy is a new type of porous structure based on polyurethane reclaim. The products of polyurethane pyrolysis in combination with modifiers, especially with crystalline carbon, create a new heat-insulating and fire-retardant structure created automatically during a fire. It is characterized by a high thermal resistance of the subsurface layers, thanks to which the underlying layers are protected.

Masa ogniochronna według wynalazku może być zastosowana do wykonywania lekkich, przeciwpożarowych przegród budowlanych, drzwi przeciwpożarowych, jako osłona rurociągów dla mediów wysokotemperaturowych oraz do wyrobów tapicerskich i odzieżowych.The fire-resistant compound according to the invention can be used to make light, fire-resistant building partitions, fire doors, as a cover for pipelines for high-temperature media, and for upholstery and clothing products.

Przedmiot według wynalazku został przedstawiony bliżej w przykładzie wykonania.The object according to the invention is presented in an exemplary embodiment.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Do 55 części wagowych bazowego składnika A zawierającego mieszaninę polieteru, dwuizocyjanianu tolilenu i trójfluorochlorometanu wprowadzono 5 części wagowych preparowanego grafitu oraz 1,5 części wagowych dwuamidu kwasu węglowego w postaci sproszkowanej i dokładnie wymieszano, a następnie połączono z 45 częściami wagowymi składnika B zawierającego poliester i trój(dwuchloropropylo)fosforan, a następnie ponownie homogenizowano w czasie 30 sek. w mieszadle mechanicznym. Tak przygotowaną mieszaniną napełniono formy stosowane w procesie produkcji wyrobów poliuretanowych.5 parts by weight of prepared graphite and 1.5 parts by weight of powdered carbonic acid diamide are added to 55 parts by weight of base component A, containing a mixture of polyether, tolylene diisocyanate and trifluorochloromethane, and mixed thoroughly, and then combined with 45 parts by weight of component B containing polyester and trifluorochloromethane. (dichloropropyl) phosphate then rehomogenized for 30 sec. in a mechanical agitator. The mixture prepared in this way was filled into molds used in the production of polyurethane products.

Otrzymane tworzywo określane jest jako sztywna pianka poliuretanowa, która podczas działania wysokiej temperatury np. pożaru uzyskuje nowe właściwości fizykochemiczne i techniczno - użytkowe.The obtained material is defined as a rigid polyurethane foam which, during the action of high temperature, e.g. fire, acquires new physicochemical, technical and functional properties.

Claims

1. Fire-retardant mass based on polyurethanes obtained from polyols and isocyanates, with the addition of blowing agents and optionally expandable polystyrene beads, characterized by the fact that it contains modifiers whose share in relation to the total amount of polyurethane base components is:

- carbon in crystalline form 0.1 - 14% by weight

- carbonic acid diamide in powdered form with particle size less than 0.063 mm 0.1 - 15% by weight

2. Mass according to claim The composition of claim 1, wherein the additional modifier is colloidal silica in an amount of 0.1 - 2.8% by weight, based on the polyurethane base components.

3. Mass according to claim The composition of Claim 1, characterized in that it contains an additional modifier in the form of polyvinyl chloride in an amount of 0.1 - 2.8% by weight, based on the polyurethane base components.

4. Mass according to claim The composition of Claim 1, characterized in that it contains an additional modifier in the form of polyethylene waxes in an amount of 0.1 - 14% by weight in relation to the polyurethane base components.