DE2830914C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Wärmeisolation in Situationen, in denen es, wie etwa in Gebäuden, wünschenswert ist, die Wärmeleitfähigkeit zwischen durch einen mit Luft gefüllten Zwischenraum getrennten Oberflächen zu verringern. Dies kann erreicht werden, indem man den luftgefüllten Zwischenraum mit einem eine entsprechende geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material anfüllt. Im Fall von Gebäuden mit hohlen Wänden füllt man bekanntlich den Hohlraum mit Isoliermaterial, z. B. mit expandiertem Vermiculit, Mineralwolle, zellularem Polystyrol oder Polyurethanschaumstoff.

Expandierte bzw. verschäumte Polystyrolperlen haben eine Zellstruktur und eignen sich daher im Prinzip gut als isolierende Füllung von Hohlräumen. Allerdings sind sie aufgrund ihrer sehr geringen Schüttdichte und ihrer Beweglichkeit oft nur schwer in den Hohlräumen zurückzuhalten und haben das Bestreben, über Öffnungen oder Fehlstellen in den Wänden zu entweichen. Eine von der Anmelderin entwickelte Lösung dieses Problems besteht darin, daß man die expandierten Polystyrolperlen mit einem Bindemittel aus synthetischem Polymerlatex überzieht. Die Anwesenheit dieses Latexbinders verhindert dann das Abfließen von Polystyrolperlen durch Öffnungen in den Wänden des Hohlraums so weit, daß merkliche Mengen an Perlen die Öffnungen nicht mehr passieren.

Eine der wichtigsten Anwendungsarten der Isolierung durch Hohlräume ist die Isolierung von Gebäuden, da hiermit eine wesentliche Energieeinsparung erreicht werden kann. Bei dieser Anwendungsart ist es jedoch besonders wichtig, daß man nicht nur für eine gute Wärmeisolation sorgt, sondern zugleich auch eine Verbesserung der Feuerbeständigkeit erreicht. Nun sind zwar gewisse Sorten von expandierten Polystyrolperlen bekannt (DE-OS 19 47 517), die einen feuerabweisenden Zusatz enthalten, jedoch gewährleistet die Verwendung solcher Perlen, zusammen mit einem Binder aus synthetischem Polymerlatex nicht immer eine ausreichende Feuersicherheit. Außerdem kann der Zusatz in den Polystyrolperlen die Wärmedämmwirkung vermindern.

Es ergibt sich daher die Aufgabe, ein weniger aufwendiges Verfahren anzugeben, mit dem eine höhere Wärmedämmwirkung erreicht wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren zur Herstellung von Wärmeisolierungen erhöhter Feuerwiderstandsdauer zwischen mehreren im Abstand voneinander angeordneten Flächen mit Hilfe von Schaumstoffen und die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Stoffen in die Zwischenräume ein Gemisch aus Teilchen eines expandierten Polymers, aus einem Latex eines synthetischen Polymers als Bindemittel und aus einer organischen Bromverbindung einbringt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Kügelchen oder Perlen aus expandiertem (verschäumtem) Polystyrol besonders als Füllstoffteilchen geeignet, jedoch können auch andere verschäumte Polymere mit zellförmiger Struktur verwendet werden. Bekanntlich werden Polystyrol-Schaumstoffteilchen am besten erhalten aus expandierbaren Teilchen in Form von durch Suspensions- oder Emulsionspolymerisation erzeugten Perlen oder Kügelchen, wobei das Verschäumungsmittel, z. B. Pentan, während oder nach der Polymerisation eingearbeitet wurde. Durch Erwärmen der expandierbaren Perlen oder Kügelchen finden eine sogenannte "Vorexpansion" statt, wodurch man die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbaren zellularen Polystyrolteilchen erhält. Die Vorexpansion ist eine bekannte Stufe bei der Herstellung von Polystyrolschaumstoff und besteht darin, daß man die expandierbaren Kügelchen oder Perlen mit Wasserdampf behandelt, so daß sie eine Expansion auf das etwa 20 bis 30fache ihres ursprünglichen Volumens erleiden und daß man während des Abkühlens in die einzelnen Zellen Luft eintreten läßt um den Innendruck dem äußeren Luftdruck anzugleichen. Die so erhaltenen Polystyrol-Teilchen haben kugelförmige Gestalt und eine Schüttdichte von z. B. 6 bis 100 g/l und sind frei beweglich. Bei ihrer Verwendung zum Füllen von Hohlräumen beträgt die Teilchengröße der Perlen zweckmäßigerweise 1 bis 10 mm, und man verwendet in diesem Fall vorzugsweise selbstverlöschende Polystyrolperlen. Es ist eine größere Anzahl Zusätze bekannt, die diesen Zweck erfüllen, z. B. bromierte organische Verbindungen.

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren als Bindemittel verwendete Latex eines synthetischen Polymers kann eine beliebige wäßrige kolloidale Suspension von Teilchen eines durch Additionspolymerisation erhaltenen Polymers sein. Im allgemeinen ist die kolloidale Suspension stabilisiert durch Anwesenheit eines geeigneten oberflächenaktiven Mittels, und am besten eignen sich Polymere, die durch Freiradikal-Emulsionspolymerisation erhalten wurden. Als Latices eignen sich daher besonders diejenigen auf der Basis von z. B. Styrol-Butadiencopolymeren, Acrylsäurecopolymeren, Butadien-Acrylnitrilpoylmeren, Vinylidenchloridcopolymeren, Butylkautschuk, Isopren oder vorzugsweise Polymere oder Copolymere von Vinylalkanoaten wie Vinylacetat oder Vinylpropionat. Besonders bevorzugt sind die Latices auf der Basis von Vinylacetatcopolymeren, insbesondere von Copolymeren des Vinylacetats mit höheren Vinylestern, wie Vinylcaproat, Vinyllaurat und Vinyl-α,α-dimethyloctanoat. Es wurde gefunden, daß man besonders befriedigende Resultate erhält, wenn man einen Latex auf der Basis eines Copolymers von Vinylacetat und eines Vinylesters einer Carbonsäure mit 6 bis 16, insbesondere 8 bis 12 Kohlenstoffatomen je Molekül verwendet (solche Copolymerisate sind unter der geschützten Bezeichnung "VeoVa" im Handel). Bei diesem Copolymerisattyp beträgt das Gewichtsverhältnis von Vinylacetat zu höherem Vinylester 10 : 90 bis 85 : 15, vorzugsweise 60 : 40 bis 80 : 20. Gegebenenfalls kann der Latex noch andere Zusätze enthalten, wie Kieselsäure - Füllstoffe, Verdickungsmittel, Mittel zur Verhinderung der Korrosion, Pigmente oder wasserlösliche Farbstoffe.

Die als das Entflammen verzögernde bzw. feuerabweisende Komponente bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete organische, bromhaltige Verbindung kann eine auf übliche Weise in die Polystyrol-Perlen eingearbeitete Verbindung dieses Typs sein, z. B. ein Bromphenylalkenyläther, wie Pentabromphenylallyläther, ein bromiertes Cycloalkan, wie Hexabromcyclododecan oder ein organisches Phosphat wie Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat. Falls der feuerabweisende Zusatz ein Feststoff ist, kann er, wie üblich und zweckmäßig, in den Hohlraum mittels eines beweglichen Suspensionskonzentrats eingefüllt werden. Dieses Konzentrat als solches stellt ein weiteres Merkmal der Erfindung dar und enthält neben 10-85 Gew.-% des festen feuerabweisenden Stoffs folgende Komponenten: 0,5-15 Gew.-% Dispersionsmittel, 0,1-10 Gew.-% Suspendiermittel, wie Schutzkolloide und thixotrope Mittel, sowie bis zu 10 Gew.-% weitere Zusätze wie die folgenden: die Feuersicherheit erhöhende Synergisten (z. B. Antimonoxid), Entschäumer, Korrosionsinhibitoren, Stabilisatoren, Mittel zur Erleichterung des Eindringens, bakteriostatische und Haftmittel und als Träger Wasser oder eine organische Flüssigkeit, worin das Flammschutzmittel im wesentlichen unlöslich ist; in dem Träger können gewisse organische Feststoffe oder anorganische Salze gelöst sein, welche das Absetzen oder das Gefrieren des Wassers verhindern, wie z. B. Äthylenglykole.

Das Dispergiermittel kann nichtionisch sein, wie ein Copolymer aus Äthylen- und Propylenoxid, ein äthoxyliertes Alkylphenol oder ein äthoxylierter, langkettiger Alkohol; es kann auch anionisch sein, wie ein Metall- z. B. ein Natrium- oder Kalziumsalz von Ligninsulfonsäure oder Methacrylsäure oder ein anderer Polyelektrolyt. Das Suspendiermittel kann ein wasserlöslicher Polymer sein, wie etwa ein Polysaccharid oder Hydroxyäthylcellulose, oder es kann sich um einen feinverteilten anorganischen Feststoff, wie Bentonit, Montmorillonit oder ein anderes Tonpulver handeln. Die Teilchengröße des die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Zusatzes sollte so gering wie möglich sein: der mittlere Teilchendurchmesser liegt unter 10 µm, vorzugsweise zwischen 1 und 5 µm. Im einzelnen hängen Art und Verhältnisse der in solche Suspensionenskonzentrate eingearbeiteten Komponenten natürlich von den physiko-chemischen Eigenschaften des jeweils gewählten die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Bestandteils ab, und es muß dem Fachmann überlassen bleiben, Dispersionsmittel, Suspendiermittel und Flammschutzmittel aufeinander abzustimmen. Im Fall von Pentabromphenylallyläther wurden gute Resultate erhalten bei Verwendung eines wäßrigen Suspensionskonzentrats, das ein natürlich vorkommendes Polysacharid und ein Copolymer von Äthylen- und Propylenoxid enthielt.

Mit Vorteil werden gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Füllstoffteilchen aus expandiertem Polymer in den Hohlraum eingeführt mit Hilfe einer Mischpistole, wobei Ströme von Teilchen, Latexbinder und die Feuerwiderstandsdauer erhöhendem Zustaz in dem gewünschten Verhältnis kombiniert sind und das Gemisch über die Düse des Mischgeräts in den Hohlraum eingesprüht wird. Eine solche Mischpistole ist zweckmäßigerweise ein Rohr oder dgl., das mit einem Reservoir für die Teilchen, z. B. einem Zufuhrtrichter, verbunden ist und in seinem Inneren ein Gebläse enthält, über welches Luft oder ein anderes Gas unter Druck eingeführt werden kann, so daß die Teilchen längs des Rohres aus dem Reservoir abgesaugt werden; über eine oder mehrere zusätzliche Düsen wird der Binderlatex und der die Feuerwiderstandsdauer erhöhende Bestandteil angesaugt.

Zum Füllen von Hohlräumen zwischen Wänden wählt man die Menge an Latex zweckmäßigerweise so, daß 5-10 und vorzugsweise 6-8 Gew.-% Latexfeststoffe, berechnet auf das Gewicht der Polymerteilchen, anwesend sind. Der Feststoffgehalt des Latex selbst kann 10-20 Gew.-% betragen und das Gewichtsverhältnis von Polymerteilchen zu Latex liegt bei dieser Art der Verwendung gewöhnlich im Bereich 10 : 1 bis 10 : 10. Der Anteil an brandschützendem Zusatz beträgt normalerweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerteilchen.

Zwar kann man den Latexbinder und den die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Zusatz gegebenenfalls jeweils für sich in die Mischpistole (bzw. sogar in den Hohlraum) einführen, jedoch wurde gefunden, daß die praktische Durchführung des Verfahrens zur Füllung von Hohlräumen wesentlich vereinfacht wird, wenn das Flammschutzmittel, zweckmäßigerweise in Form eines Suspensionskonzentrats, mit dem Latexbinder vorgemischt wird, und die Füllstoffteilchen dann mit dem resultierenden Gemisch, üblicherweise in der Mischpistole selbst, überzogen werden. Dieses Vorgehen vereinfacht nicht nur die Konstruktion der Mischpistole, da die Anzahl an Zuführungen und zusätzlichen Düsen verringert wird, sondern ermöglicht es auch, das Gemisch aus Latex und Brandschutzzusatz an einer zentralen Stelle zu erzeugen und es dann zu den einzelnen Stellen, wo das Füllen des Hohlraums stattfindet, zu transportieren. Auf diese Weise wird die Anzahl am Arbeitsplatz benötigten Einzelkomponenten verringert, was auch zur Vereinfachung der Organisation und zur Verringerung des Lagerungsplatzes beiträgt und wodurch das jeweilige Abmessen der notwendigen Menge an Brandschutzzusatz erübrigt wird. Allerdings sei darauf hingewiesen, daß eine solche zentralisierte Erzeugung des Gemisches aus Latex und brandschützendem Zusatz nur dann möglich ist, wenn das resultierende Gemisch eine entsprechende Lagerungsstabilität aufweist, die nur dann erreicht werden kann, wenn man die brandschützende Komponente in entsprechender Aufbereitung verwendet. So wurde gefunden, daß die Verwendung einer konzentrierten Suspension des brandschützenden Bestandteils im allgemeinen dann die entsprechende Lagerstabilität aufweist, wenn das Konzentrat mit dem Latexbinder vermischt ist.

Nachdem der Hohlraum mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gefüllt ist, läßt man die Füllung trocknen und sich absetzen. Nach ausreichender Verdampfung des Wassers scheidet sich der Polymerlatex auf den Polystyrol-Füllstoffteilchen ab, und funktioniert als permanentes Bindemittel. Nach dem Anfeuchten der Polystyrolteilchen mit dem Latex und vor dem Absetzen wird die Beweglichkeit der Teilchen etwas verringert, wodurch ein Verspritzen der Perlen verhindert wird.

Die Absetzzeit des Gemischs beträgt gewöhnlich eine halbe bis 3 Stunden und hängt von einer Anzahl Faktoren ab, wie der Umgebungstemperatur und der relativen Feuchtigkeit, dem freien Durchstreichen von Luft und der Zusammensetzung und Menge des verwendeten Latex. Im allgemeinen liegt die Absetztemperatur bei 15-40°C. Die geringste Filmbildungstemperatur kann, falls gewünscht, durch Zusatz von hochmolekularen Alkoholen in geringer Menge (z. B. 1-5% des Latexgewichts) auf bis zu 5°C erniedrigt werden. Für diesen Zweck eignen sich Alkohole wie Polyäthylenglykole, Polypropylenglykole und Esteralkohole.

Selbstverständlich beschränkt sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die oben beschriebene Anwendung als Isolierung für Hohlräume in bereits existierenden Gebäuden. Bekanntlich stellt man Bausteine oder Bohlen oft so her, daß sie Hohlräume enthalten, um ihr Gewicht zu reduzieren, und das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu verwendet werden, diese Hohlräume auszufüllen und die Wärmeisolierungsfähigkeit des Produkts zu erhöhen. Auch andere Anwendungszwecke einschließlich solcher, die nicht auf dem Baugebiet liegen, sind möglich.

Das Verfahren sei anhand der Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Pentabromphenylallyläther (PBPAE) wurde als Suspensionskonzentrat (SC) angesetzt, das 65 Gewichtsteile PBPAE, 1,25 Gewichtsteile eines handelsüblichen Äthylenoxid/Propylenoxid- Copolymers (Handelsbezeichnung "Pluronic" P. 105) und 0,3 Gewichtsteile des natürlich vorkommenden Xanthangummis (Handelsbezeichnung "Kelzan" XC) enthielt. Dieses Suspensionskonzentrat wurde in verschiedenen Anteilsmengen (siehe Tabelle I) vermischt mit einem Latex eines Copolymerisats aus Vinylacetat und einem Vinylester der α,α-Dimethyloctanonsäure (Handelsbezeichnung "VeoVa" 10) (Monomergewichtsverhältnis 70 : 30); das Copolymerisat enthielt 3 Gew.-% eines anionischen Emulgators, hatte einen Feststoffgehalt von 17 Gew.-% und ein pH von 4 bis 4,5. Dieser Ansatz wurde dann in einer Mischpistole vermischt mit Perlen von Polystyrolschaumstoff, die einen Durchmesser von 3-5 mm und eine echte Dichte von 20 g/l haben, wobei dem Gemisch 0,6 Gew.-% PBPAE als die Feuerwiderstandsdauer erhöhender Zusatz eingearbeitet wurde; das Mischverhältnis betrug etwa 60 Gewichtsteile Gemisch aus PBPAE und Latex auf 500 Gewichtsteile Polystyrolteilchen.

Das Gemisch wurde bei 25°C in einen Hohlraum eingesprüht und hatte sich nach einer Stunde soweit gesetzt, daß seine scheinbare Schüttdichte 10 g/l, berechnet auf Polystyrol, betrug. Die in der Tabelle als "Feuerbeständigkeit" bezeichnete Fähigkeit, dem Entflammen zu widerstehen, die diese Füllung entwickelte, wurde dann ausgewertet, wozu sowohl die Zeit in Sekunden bis zum Erlöschen der Flamme (wie definiert in dem Entflammbarkeitstest, BS 3837), wie auch der "Sauerstoffindex" nach ASTM D 2863 (siehe auch Modern Plastics, März 1970, Seite 124-130) berücksichtigt wurden. Die genaue Zusammensetzung der verschiedenen erprobten Gemische und die Resultate der Feuerbeständigkeits- Tests gehen aus Tabelle I hervor.

Tabelle I

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Latex des Copolymerisats von Vinylacetat mit dem anderen Vinylester wurde erfindungsgemäß mit verschiedenen Anteilsmengen (siehe Tabelle II) des flüssigen Flammschutzmittels Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat (T23P) und 1 Gew.-% (berechnet auf T23P) Glycerylmonostearat vermischt und das Gemisch mit 2 Volumina Wasser verdünnt. Der verdünnte Latex wurde dann gemäß Beispiel 1 gemeinsam mit Polystyrolschaumstoffperlen in einen Hohlraum eingebracht, wobei man einmal PBPAE-haltige Perlen (Sorte "F") und zum Vergleich entsprechende Perlen, in die jedoch kein Flammschutzmittel eingearbeitet war (Sorte "R") verwendete. Die Resultate der Entflammbarkeitstests gehen aus Tabelle II hervor.

Tabelle II

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Wärmeisolierungen erhöhter Feuerwiderstandsdauer zwischen mehreren im Abstand voneinander angeordneten Flächen mit Hilfe von Schaumstoff und die Feuerwiderstandsdauer erhöhenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Zwischenräume ein Gemisch aus Teilchen eines expandierten Polymers, aus einem Latex eines synthetischen Polymers als Bindemittel und aus einer organischen Bromverbindung einbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Teilchen des expandierten Polymers expandierte Polystyrolperlen einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel den Latex eines Copolymers aus Vinylacetat und einem Vinylester einer Carbonsäure mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen je Molekül einsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die organische bromhaltige Verbindung in Form eines flüssigen Suspensionskonzentrats einsetzt, das 10 bis 85 Gew.-% organische Bromverbindung als Feststoff, 0,5 bis 15 Gew.-% Dispergiermittel und 0,1 bis 10 Gew.-% Suspendiermittel und als Träger Wasser oder eine organische Flüssigkeit, in der die Bromverbindung im wesentlichen unlöslich ist, enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ein Copolymer aus Ethylen- und Propylenoxid und das Suspendiermittel ein Polysaccharid ist und die organische Bromverbindung eine mittlere Teilchengröße unter 10 µm aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Bromverbindung Pentabromphenylallylether verwendet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf die Polymerteilchen, 5 bis 10 Gew.-% Latexfeststoffe und 0,1 bis 10 Gew.-% organische Bromverbindung einsetzt.