DE1794343B2

DE1794343B2 - Feuerhemmendes anstrichmittel

Info

Publication number: DE1794343B2
Application number: DE19641794343
Authority: DE
Inventors: Paul Gregory Lexington Ky.; Vandersall Howard Lawrence Ballwin Mo.; Sears (V.St.A.)
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1963-08-13
Filing date: 1964-08-13
Publication date: 1976-09-02
Also published as: DE1794343A1

Description

1	6,06
2	5,47
3	3,83
4	3,50
5	3,24
6	3,42
7	2,30
8	3,59
9	2,82
10	2,75

2. Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer wäßrigen Dispersion aus einem filmbildenden Polymerisat und sich aufblähenden Feststoffen mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 90 Gewichtsprozent besteht, wobei sich der Feststoff gehalt aus 10 bis 35 Gewichtsprozent des Polymerisats und 65 bis 90 Gewichtsprozent der sich aufblähenden Feststoffe zusammensetzt, wobei letztere aus 5 bis 75 Gewichtsprozent kohlenstoffbildenden Feststoffen und 5 bis 75 Gewichtsprozent des wasserunlöslichen Ammoniumpolyphosphats der in Anspruch 1 bezeichneten Art bestehen.

Die Erfindung betrifft ein feuerhemmendes Anstrichmittel, das in Wasser schwer lösliche Ammoniumpolyphosphate als feuerhemmende Zusatzmittel enthält.

Es befinden sich verschiedene sogenannte feuerhemmende Anstrichmittel auf dem Markt, von denen sich die meisten aufblähen und Phosphatverbindungen, wie z. B. Monoammoniumorthophosphat, als feuerhemmende Zusatzmittel enthalten. Aus der schweizerischen Patentschrift 3 08 572 ist ein Verfahren zur Herstellung feuerhemmender Mittel, die entweder an sich oder mit Farbe gemischt auf die zu schützenden Materialien aufgestrichen werden, bekannt, nach welchem monomere Phosphate mit einem Bindemittel vermischt werden. Die monomeren Phosphate sind z. B. Magnesiumammoniumorthophosphat, Zinkammoniumorthophosphat u. dgl.

Keines dieser Anstrichmittel läßt sich jedoch mit hochqualitativen Standardrezepturen in bezug auf Abwaschbarkeit, Farbvielseitigkeit, Leichtigkeit des Aufbringens und Lagerbeständigkeit in zufriedenstellender

Weise vergleichen. Weiterhin nehmen die feuerhemmenden Eigenschaften dieser Anstrichmittel mit zunehmendem Alter des Anstrichs wegen der Witterungs- und Feuchtigkeitseinflüsse auf das verhältnis-, mäßig wasserlösliche Phosphat ab. Um eine breite Aufnahme als feuerhemmendes Zusatzmittel für Anstriche zu finden, sollte es sich bei dei Phosphatverbindung Lti allgemeinen vorzugsweise um eine nichtzerfließende, wasserunlösliche Festsubstanz handeln, die einen hohen Phosphatgehalt besitzt und mit anderen Zusatzmitteln für Rezepturen für Anstrichmittel verträglich ist. Eine Ammoniumphosphatverbindung, die verhältnismäßig wasserunlöslich ist und außerdem auch die obengenannten Bedingungen für ein feuerhemmendes Zusatzmittel für Anstrichmittelrezepturen erfüllt, würde daher einen Fortschritt auf diesem Gebiet bedeuten.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein feuerhemmendes Anstrichmittel, enthaltend in Wasser schwer lösliche Ammoniumpolyphosphate als feuerhemmende Zusatzmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ammoniumpolyphosphate vorwiegend Bindungen vom POP-Typ, eine geradkettige oder verzweigte Struktur, eine Wasserlöslichkeit von weniger als 15 g/100 cm³ Wasser bei 25^CC, eine mittlere Anzahl von Phosphoratomen von etwa 20 bis 400, vorzugsweise 40 bis 400, aufweisen, mindestens 90% des Stickstoffs als ammoniakalischer Stickstoff vorliegen, das Molverhältnis des ammoniakalischen Stickstoffs zu Phosphor etwa 0,7: 1 bis 1 : 1 beträgt und die Ammoniumpolyphosphate folgende Röntgenbeugungslinien (CuKa) der 10 stärksten Linein in der Reihenfolge abnehmender Intensität zeigen:

Linie d[Ä]

1	6,06
2	5,47
3	3,83
4	3,50
5	3,24
6	3,42
7	2,30
8	3,59
9	2,82
10	2,75

Die Herstellung der in den erfindungsgemäßen feuerhemmenden Anstrichmitteln als feuerhemmende Zusatzmittel enthaltenen neuen Ammoniumpolyphosphate wird im einzelnen in der deutschen Offenlegungsschrift 15 67 674 beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Anstrichmittel können solche auf öl- oder Wasserbasis sein, wie z. B. öl- und Wasserfarben. Gewöhnlich sind bei den Öl- und Wasserfarben Mengen an feuerhemmendem Zusatzmittel von etwa 65 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe, ausreichend. Das erfindungsgemäß enthaltene Zusatzmittel ist besonders für sich aufblähende feuerhemmende An-Strichmittel auf wäßriger Grundlage brauchbar. Im allgemeinen enthalten solche Anstrichmittel eine wäßrige Dispersion eines Bindemittels bzw. einen filmbildenden Latex, sowie sich aufblähende Feststoffe, wobei der Latex und die sich aufblähenden Feststoffe etwa 30 bis 90 Gewichtsprozent des gesamten Anstrichmittels ausmachen.

Das Bindemittel bzw. der filmbildende Latex, das bzw. der zur Einverleibung in die neuen Anstrichmittel

3 O 4

geeignet ist, besteht gewöhnlich zu etwa 40 bis 70% dung, wie z. B. Dicyandiamid, Harnstoff, Dimethyl-

aus Lösungsmittel- bzw. Dispergiermittel-freier Sub- harnstoff, Glycin u. dgl., zu der nichtharzartigen

stanz (im folgenden als »Feststoff« bezeichnet) und kohlenstoffbildenden Substanz erzielt werden, wobei

wird im allgemeinen in Mengen verwendet, die etwa Dicyandiamid und Harnstoff besonders bevorzugt

10 bis 35% Latexfeststoffen, bezogen auf das Gesamt- 5 werden. Gewöhnlich werden diese Aminverbindungen

gewicht der Feststoffe der Masse, entsprechen. Für vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 75 %, bezogen

diesen Zweck sind sämtliche wäßrigen latexähnlichen auf das Gesamtgewicht der kohlenstoffbildenden

Polymerisationsdispersionen geeignet, die zur Bildung Feststoffe, verwendet.

von Filmen befähigt sind. Typische polymere Substan- Weiterhin können verschiedene andere Zusätze in

zen, die in einem Latex verwendet werden können, der io die Anstrichmittel einverleibt werden, wie z. B. Farb-

zur Bildung von Filmen befähigt ist, sind die Poly- stoffe, Pigmente, Quellungsmittel, Netzmittel, Disper-

merisate von Vinylacetat, die Mischpolymerisate von giermittel, Fungicide oder Bakterieide. Wenn diese

Styrol und Butadien, die Mischpolymerisate von Zusätze verwendet werden, gelangen sie im allgemeinen

Vinylidenchlorid und Acrylnitril, die Mischpolymeri- in geringen Mengen zur Anwendung, gewöhnlich in

sate von Vinylidenchlorid und Vinylchlorid, die Poly- 15 Mengen von weniger a!s etwa 15 Gewichtsprozent,

merisate von Acrylatmonomeren, die Mischpolymeri- bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse,

sate von Vinylacetat und Acrylaten, die Mischpoly- Bei der Herstellung der Anstrichmittel werden das

merisate von Vinylchlorid und Acrylaten und die Wasser und die anderen, in die Massen einzuverleiben-

Mischpolymerisate von Styrol und Acrylaten. Wie den Bestandteile — außer filmbildenden Latex bzw.

aus der Farben- und Lacktechnik bekannt ist, erfordern ao Bindemittel und dem Weichmacher, falls ein solcher

einige Latices einen Weichmacher, um zur Bildung von verwendet wird — miteinander vermischt und in einer

Filmen befähigt zu sein, während andere Latices keine Kugelmühle vermählen, und zwar für eine Zeitdauer,

derartigen Weichmacher erfordern. Die Natur und die die von den verwendeten Bestandteilen und den für das

Menge eines gegebenenfalls erforderlichen Weich- Anstrichmittel gewünschten Eigenschaften, wie z. B.

machers kann — falls nicht bekannt — leicht durch »5 Glanz, Glätte u. dgl., abhängen. Gewöhnlich sind

einen Vorversuch ermittelt werden. jedoch Ii min bis 5 h ausreichend. Sodann werden das

Die sich aufblähenden Feststoffe, die etwa 65 bis filmbildende Zusatzmittel und gegebenenfalls der

90%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe Weichmacher in die Masse unter Rühren eingeführt

der Masse, ausmachen, bestehen aus einer schaum- und etwa 15 bis 30 min vermischt,

bildenden Substanz und einer kohlenstoffbildenden 3° Das folgende Beispiel dient der Erläuterung des

Substanz. Die schaumbildende Substanz kann im all- erfindungsgemäßen, feuerhemmenden Anstrichmittels

gemeinen in Mengen von etwa 5 bis 75%, bezogen auf bzw. Farbe, wobei sämtliche Teile — falls es nicht

das Gesamtgewicht der sich aufblähenden Feststoffe, anders angegeben ist — Gewichtsteile bedeuten,

verwendet werden. Die erfindungsgemäß als feuer- . 11

hemmendes Zusatzmittel enthaltenen Ammoniumpoly- 35 neispie

phosphate haben sich als schaumbildende Substanzen Es wurde eine sich aufblähende Wasserfarbe der

wirksam erwiesen und liefern wegen ihrer Wasser- folgenden Zusammensetzung hergestellt:

unlöslichkeit und ihrer Verträglichkeit mit den anderen . _0/

Bestandteilen der Anstrichmittel sich aufblähende, Bestandteil _/o

feuerhemmende Anstrichmittel, die bessere Eigen- 40 Wasser 31,0

schäften aufweisen. Netzmittel 0,5

Die bevorzugten kohlenstoffbildenden Substanzen Titandioxid 8,0

werden vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 75 °„, Ammoniumpolyphosphat 24,0

bezogen auf das Gesamtgewicht der sich aufblähenden Harnstoff-Formaldehydharze 2,0

Feststoffe, verwendet. 45 Dicyandiamid 8,0

Es kann sich im alleemeinen um Gemische oder Dipentaerythrit 4,0

vorgebildete Produkte "von harzartigen kohlenstoff- Chlorierte Paraffine mit einem Chlorbildenden Substanzen, wie Gemische aus Harnstoff gehalt von etwa 70 Gewichtsprozent. 5,0
und einer Ausgangssubstanz für Formaldehyd, wie Polyvinylacetat-Emulsion mit einer

z. B. Paraformaldehyd, oder Harnstoff-Formaldehyd- 50 Konzentration von etwa 60% 16,0

harze oder Melamin-Formaldehydharze, handeln. Dibutylphthalat 1,0

Weiterhin können nicht-harzartige kohlenstoff bildende Carboxymethylcellulose 0^5

Substanzen einzeln oder in Verbindung mit den harz- 100,0
artigen kohlenstoffbildenden Substanzen verwendet

werden, wie z. B. Kohlenhydiate, modifizierte Stärken 55 Diese Masse wurde auf ihre Eigenschaften als

und ähnliche Substanzen, in Wasser dispergierbare feuerhemmende, sich aufblähende Überzugsmasse in

Proteine, Gelatine, Casein, mehrwertige Alkohole, wie ähnlicher Weise wie nach dem ASTM-Prüfverfahren

die Hexite (z. B. Mannit), die Pentite (wie z. B. Arabit), E-84-50T geprüft, nur wurde an Stelle eines 7,62-m-

die Monotetrite (wie z. B. Monopentaerythrit), die Tunnels ein 61-cm-Tunnel verwendet. Die unter Ver-

Ditetrite (wie z. B. Dipentaerythrit), und feste chlo- ⁶° wendung dieses Tunnels erhaltenen Ergebnisse ent-

rierte Paraffinsubstanzen, die etwa 40 bis 70 Ge- sprechen jedoch den mit dem 7,62-m-Tunnel erhaltenen

wichtsprozent Chlor enthalten. Es ist möglich, ein Ergebnissen sehr gut. Bei diesem Prüfversuch wurde

Gemisch aus zwei oder mehreren der oben genannten eine 61-cm-RoteichenplaUe der Güteklasse »A«, die

Produkte zu verwenden. Es ist vorzuziehen, Dipcn- eine Dicke von 2,54 cm aufwies und bei 25⁰C und

taerythrit und chlorierte Paraffine bzw. Gemische ⁶5 einer relativen Feuchtigkeit von 50% vorkonditioniert

dieser Substanzen als nichtharzartige kohlensloffbil- worden war, als Standard mit einem Bezugswert von

dende Substanzen zu verwenden. Verbesserte Ergeb- 100 verwendet, der der maximalen Entfernung ent-

nisse können oftmals durch Zugabe einer Aminverbin- spricht, die die Flamme auf der Platte in 4 min erreicht.

Weiterhin wurde eine Asbestzementplatte mit den gleichen Abmessungen als Standard mit einem Bezugswert von 0 unter den gleichen Bedingtingen wie für die Roteichenplatte verwendet. Der >:Flammwert« ist die Strecke, die die Flamme in 4 min zurücklegt, ausgedrückt als Prozentwert zwischen dem Bezugswert von 0 und dem Bezugswert von 100. Im folgenden sind die Ergebnisse angegeben, die bei diesem Prüfversuch mit einer 0,635 · 10,15 · 61 cm großen Prüfplatte aus Gelbpappel-Kernholz erhalten wurden, die mit einem Überzug von etwa 167,5 cm³/m² der Masse dieses Beispiels versehen worden war.

Tabelle

Flammwert 18%

Schaumhöhe ? mm

Für einen feuerhemmenden Anstrich der »Klasse A« ist nach dem ASTM-Prüfverfahren E-84-50T ein Flammwert von weniger ais 25 erforderlich. Der geprüfte Überzug lieferte einen Flammwert von 18 mit einer Schaumhöhe von 8 mm, wobei es sich bei dem durch das Aufblähen entstandenen Schaum um eine zusammenhängende Schicht ans stark verkohltem, aufgeblähtem Material handelte, was anzeigt, daß ein geeignetes Mengenverhältnis von schaumbildender

ίο Substanz zu kohlenstoffbildender Substanz verwendet worden war.

Wird in einem analog aufgebauten Anstrichmittel das Ammoniumpolyphosphat gegen Magnesiumammoniumphosphat (schweizerische Patentschrift 3 08 572) ausgetauscht, so ergeben sich bei gleicher Prüfung Flammwerte von annähernd 70%; ein Aufblähen zu einem Schaum findet überhaupt nicht statt.

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerhemmendes Anstrichmittel, enthaltend in Wasser schwer lösliche Ammoniumpolyphosphate als feuerhemmende Zusatzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Aimnoniumpolyphosphate vorwiegend Bindungen vom P-O-P-Typ, eine geradkettige oder verzweigte Struktur, eine Wasserlöslichkeit von weniger als 15 g/100 cm³ Wasser bei 25° C, eine mittlere Anzahl von Phosphor-Atomen von etwa 20 bis 400, vorzugsweise 40 bis 400, aufweisen, mindestens 90% des Stickstoffs als ammoniakalischer Stickstoff vorliegen, das Molverhältnis des ammoniakalischen Stickstoffs zu Phosphor etwa 0,7: 1 bis 1: 1 beträgt, und die Ammoniumpolyphosphate folgende Röntgenbeugungslinien (CuKa) der 1.0 stärksten Linien in der Reihenfolge abnehmender Intensität zeigen:

Linie d[A]