NO168051B - Skummateriale og anvendelse av dette. - Google Patents

Abstract

Et skummateriale som er basert på. herdeplast, f.eks. av epoksy-, polyester-eller akrylattypen samt skumme- og herde-midler, er tilsatt et fyllmiddel som er basert på uorganiske stoffer, og som utgjer mellom ca. 40 og 9 5 vektprosent av skummaterialet. Fyllmiddelet inneholder fordelaktig i hvert fall aluminiumforbindelser, silisiumforbindelser, evnetuelt også kalsiumforbindelser samt en tilsats av alkalimetallbestanddeler. Skummaterialet anvendes som beskyttelsesmateriale mot brann og mot flammepåvirkning og/eller mekanisk bærende element og kan anvendes som andel i plastkonstruksjonsmaterialer eller som rent konstruksjonsmateriale.

Description

Oppfinnelsen vedrører et skummateriale omfattende herdeplast, f.eks. av epoksy-, polyester- eller akrylattypen som basisstoff, skumme- og eventuelt herdemiddel, samt fyllmiddel som utgjor mellom 40 og 95 vektprosent av materialet og er dannet av uorganiske stoffer inneholdende aluminiumforbindelser, silisiumforbindelser, eventuelt også kalsiumforbindelser, samt en tilsats av alkalimetallforbindelser. Oppfinnelsen vedrører også anvendelsen av et slikt materiale.

Oppskummede plastmaterialer benyttes i dag over et meget stort område idet skummaterialene er tilpasset de forskjellige bruksområder. I utgangspunktet består disse materialer av en til bruksformålet ønsket plast som er oppskumbar og ved hjelp av et skummemiddel er skummet til egnet kvalitet og herdet, f.eks. ved hjelp av et egnet herdemiddel. De fleste slike skummaterialer er imidlertid følsomme for sterk varme- eller flammepåvirkning og vil desintegrere ved slik påvirkning, ofte også under avgivelse av giftige gasser. Gassavgivelse er et problem ikke bare ved varme/brann-påvirkning, men svært ofte også under produksjonen. Det har vært gjort forsøk på å fremstille mer brannsikre skumplaster. Således har det vært fremstilt skummede, tverrbundede polyvinylkloridstoffer, som riktignok tåler en viss brannpåvirkning, men bare i begrenset omfang. Ulempen ved bruken av polyvinylklorider er at de under varmepåvirkning vil avgi ubehagelige gasser. Videre har det vært fremstilt skumplaststoffer på fenolbasis, som brannteknisk må sies å ha gode egenskaper, men hvor man igjen finner problemene med gassavgivning, slik at slike skummede fenol-plaster må anses som miljømessig dårlige. Videre har disse skumstoffer en slik sammensetning at de konstruksjonsmessig er vanskelige å håndtere og bearbeide. Plast på epoksybasis må anses som et konstruksjonsmessig betydelig bedre materiale, men er ikke vanlig brukt i oppskummet form. Denne plasttype har i

seg selv heller ingen flamme- eller brannresistente egenskaper.

Foreliggende oppfinnelse har derfor til hensikt å tilveiebringe et skummateriale som er gitt slike egenskaper at materialet vil kunne benyttes som beskyttelse mot brann og flammepåvirkning, samtidig som det er av en slik art at det kan benyttes som et konstruksjonsmateriale, dvs. som et element i et laminat eller kompositt, som fyllstoff i hulrom osv. Materialet skal med andre ord ha tilstrekkelig egenstivhet, slik at det ikke synker sammen og ha en fasthet som gjør at det kan brukes som et mekanisk bærende materiale. Oppnåelsen av materialer med egnet mekanisk styrke er av stor betydning for fremskaffelsen av konstruksjonsmaterialer på plastbasis, hvor materialene i seg selv utgjør de bærende elementer. Ved oppfinnelsen skal det ved egnet valg av plasttype kunne oppnås den ønskede tilpasning av konstruksjonsstyrke i kombinasjon med brann/flamme-beskyttel-sen. Ved påvirkning av høye temperaturer skal materialets volum ikke endres i nevneverdig grad..

Disse hensikter oppnås ved et skummateriale av den innled-ningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene. Oppfinnelsen omfatter også anvendelsen av et slikt materiale som beskyttelsesmateriale mot brann og flammepåvirkning og spesielt som beskyttelseslag, såsom indre lag i en plastkompositt eller i et laminat, f.eks. for plastbåtskrog eller i flykonstruksjoner. Videre omfatter oppfinnelsen anvendelsen av materialet som fylling av f.eks. hulrom i vegger, dører, konstruksjonselementer i bygninger, fartøyer, i skap såsom brannsikre skap osv. Uttrykket herdeplast skal omfatte alle plasttyper som under egnede betingelser, f.eks. oppvarming, og om nødvendig med tilsetning av en herder og eventuelt en katalysator eller ved bestråling, undergår eller har undergått en kjemisk herding frem til det nye produkt. Epoksy-, polyester- og akrylatplaster er mest aktuelt i dag.

Ved skummaterialet anvendes fordelaktig en størst mulig andel av uorganisk fyllmiddel, dvs. den størst mulige andel som kan kombineres med de nødvendige og ønskede styrke- og fasthets-egenskaper for det benyttede basismateriale. I henhold til oppfinnelsen er det i fyllemiddelet også tilsatt aluminium, silisiumforbindelser, alkalimetaller og eventuelt også kalsium i de angitte forholdsmengder. Aluminium, silikater og eventuelt kalsium er balansert mot hverandre, slik at de ved høytempe-raturpåvirkning, dvs. ved brann eller flammepåvirkning i det utbrente produkt sammen med oksygen vil danne binære og tertiære metalloksider. Aluminium benyttes fordelaktig som hydrat. Andre metallforbindelser kan eventuelt også tilsettes i tillegg. Aluminiumande1 en forholder seg til eventuelt kalsium-andelen i et forhold som ligger mellom 1:1 og 2:1. Aluminium-mengden forholder seg til silisiuminnholdet i et forhold mellom 1:1 og 1:0. Alkalimetallene er av stor betydning med hensyn til å gi basismaterialet eller skummaterialet mekanisk styrke i overgangen mellom de polymere stoffer og de uorganiske stoffer. Imidlertid må det påses at mengden ikke blir for stor, da dette vil føre til en svekning av de brannbeskyttende stoffer av keramisk art som blir dannet ved høytemperaturpåvirkningen. En egnet alkaliinnholdsmengde vil være mellom 5 og 15 vektprosent av glasskomponenten i fyllmiddelet. Regnet på basis av fyllmiddelmengden blir de relative mengder 50% Al-hydrat, 0-40% CaCO., og 10-50% si 1isiumforbindelse. Med si 1 isiumforhinde 1 sen skal det forstås generelt silikater, men fortrinnsvis i glass-form og foreliggende som partikler, flak, hule eller massive kuler, kutt osv.

For å oppnå en god fyllingsfaktor for fyllmidlene er det fordelaktig å velge fraksjoner systematisk, dvs. med en spesiell partikkelstørrelsesfordeling. Fordelaktig har vist seg å benytte Al-hydrat med 50% av partikkelstørrelsen større enn 10 u og med 50% i størrelsesområdet 2 u. CaCC>3 kan benyttes i en partikkelstørrelse på ca. 15 u og silisiumkomponenten i partikkelstørrelse 400 u.

De ovennevnte fyllmiddel-sammensetninger med andeler innenfor de angitte områder er ved et utførelseseksempel benyttet sammen med en epoksyplast av typen "Araldite" (Ciba-Geigy) med tilhørende herder og skummiddel fra samme produsent. Valget av skummemiddel og herdemiddel synes ikke å være kritisk for skummaterialets ifølge oppfinnelsen ønskede funksjon. Da fyllmidlene er av en slik art at de ved høytemperaturpåvirkning omdannes til keramiske, brannsikre stoffer, er det av stor fordel at herdingen kan foretas ved romtemperatur. Dette var tilfellet ved ovennevnte utførelseseksempel. Skummaterialer på basis av polyester eller akrylat vil kunne fremstilles på tilsvarende måte ved hjelp av de for oppskumming og herding vanlig benyttede stoffer. I og med at materialet oppskummes i "normaltilstand", dvs. før det utsettes for de virkninger det skal gi beskyttelse mot, kan skummingen foretas under normale forhold og på enkel måte, idet de spesielle egenskaper ved materialet først fremkommer når det er nødvendig. Materialet kan således skummes opp ved påleggingen enten i fabrikk eller ved påsprøyting i felt på det sted hvor materialet skal anvendes. Det skal påpekes at skummingsmetodikken ikke er avgjørende for oppfinnelsen, slik at både kjemisk og mekanisk oppskumming er tenkelig.

Skumplasten bør fortrinnsvis ha en densitet i området mellom 0,1 og 2,0 kg/dm.3. skummaterialet vil ved oppvarming omdannes til et skummet, keramisk stoff uten at det fremkommer noen vesentlig form- eller volumforandring. Det vil sannsynligvis være mulig å bygge inn både en viss ytterligere ekspansjon og en viss krymping hvis dette skulle være ønskelig. Den benyttede kombinasjon av for-skumming og innebygget endotermi vil gjøre at man i materialet vil få en meget stor lokal temperatur-gradient. Oppskumming kan foretas ved romtemperatur til en oppslemmingsgrad på ca. 7 ganger utgangsvolumet.

Materialet vil kunne klassifiseres som vanskelig brennbart, eventuelt ubrennbart. Materialet vil ha de følgende fordel-aktige egenskaper:

Det vil ikke spre brann.

- Materialet vil ha korrosjonsbeskyttende effekt på metaller. - Det vil i egnet tykkelse kunne beskytte både metaller og kompositter, slik at man kan nå en brannklasse på 60 min

beskyttelsestid eller mer.

Det vil kunne brukes som belegg eller støpes inn som en del

av en konstruksjon.

Skummaterialet har mekaniske egenskaper slik at det kan brukes som konstruksjonsplast i bærende konstruksjoner.

Det vil videre tåle kontinuerlige driftstemperaturer i størrelsen 80-100°C. Materialet vil kunne påføres både ved støping og ved sprøyting.

Mange modifikasjoner vil være mulig innenfor oppfinnelsens ramme, både med hensyn til stoffets sammensetning innenfor de i kravene angitte grenser og -med hensyn til anvendelse.

Claims (8)

1. Skummateriale, omfattende herdeplast, f.eks. av epoksy-, polyester- eller akrylattypen som basisstoff, skumme- og eventuelt herdemiddel, samt fyllmidler som utgjør mellom 40 og 95 vektprosent av materialet og er dannet av uorganiske stoffer inneholdende alumin-iumforbindelser, silisiumforbindelser, eventuelt også kalsiumforbindelser, samt en tilsats av alkalimetallforbindelser, karakterisert ved at fyllmiddelet inneholder aluminium- og silisiumforbindelser i et forhold som ligger mellom 1:1 og 1:0 og eventuelt aluminium- og kalsiumforbindelser i et innbyrdes forhold som ligger innenfor området mellom 1:1 og 2:1.

2. Skummateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmiddelet inneholder alkalimetallforbindelser i en mengde på 5-15% av silisiumkomponenten.

3. Skummateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmiddelet inneholder ca. 50% aluminiumhydrat,

0-40% CaC03 og 10-50% silisiumforbindelser, såsom glass, beregnet på fyllmiddelmengden.

4. Skummateriale ifølge krav 3, karakterisert ved at aluminiumhydratandelen i fyllmiddelet foreligger i en partikkelstørrelse hvor 50% er større enn 10 u og 50% har størrelse ca. 2 u, kalsiumkarbonatet har en partikkelstørrelse på ca. 15 u, mens den eventuelle silikat- eller glassandel foreligger i en partikkelstørrelse på ca. 400 u, idet partik-lene kan ha form av flak, hule eller massive kuler, kutt eller lignende.

5. Skummateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at oppskummingen foretas ved romtemperatur med en skummingsgrad opp til syv ganger utgangsvolumet.

6. Anvendelse av et skummateriale i henhold til et eller flere av de ovenstående krav som beskyttelsesmateriale mot brann og flammepåvirkning og/eller som mekanisk bærende element.

7. Anvendelse av et skummateriale i henhold til et eller flere av de foranstående krav som beskyttelseslag, særlig som indre lag, i en plastkompositt eller et laminat, f.eks. for plastbåtskrog.

8. Anvendelse av et skummateriale i henhold til et eller flere av de foranstående krav, som beskyttelsesfylling i brannsikre konstruksjonselementer, såsom vegger, dører etc., f.eks. i bygninger, fartøyer, skap osv.