CH711604B1 - Polyamide-based components with improved fire behavior. - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein flammgeschützter Gegenstand, insbesondere für Bahnanwendungen, enthaltend oder bestehend aus wenigstens einem extrudierten oder spritzgegossenen Formteil (A) bestehend aus einer faserverstärkten, halogenfrei flammgeschützten Polyamidformmasse; wobei das Formteil in wenigstens einem Bereich seiner freiliegenden Oberfläche eine mineralhaltige Beschichtung (B) aufweist; und wobei der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m 2 und einer Probendicke von 3 mm einen MARHE-Wert nach DIN EN 45545-2:2013 von höchstens 90 kW/m 2 aufweist, und wobei dessen optische Rauchdichte (Ds) nach 4 min sowie die kumulierte Rauchdichte VOF4 gemäss DIN EN 45545-2:2013 und ISO 5659-2:50 kW/m 2 einen Wert von 300 bzw. 600 vorzugsweise nicht überschreiten. Ebenfalls beschrieben werden Verwendungen sowie Herstellungsverfahren.Described is a flame-retardant article, in particular for railway applications, containing or consisting of at least one extruded or injection-molded part (A) consisting of a fiber-reinforced, halogen-free flame-retardant polyamide molding compound; wherein the molding has a mineral-containing coating (B) in at least a portion of its exposed surface; and wherein the article at a heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm has a MARHE value according to DIN EN 45545-2: 2013 of at most 90 kW / m 2, and wherein the optical smoke density (Ds) after 4 min and the cumulative smoke density VOF4 according to DIN EN 45545-2: 2013 and ISO 5659-2: 50 kW / m 2 preferably do not exceed a value of 300 or 600. Also described are uses and methods of manufacture.
Description
Beschreibungdescription
Technisches Gebiet [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Komponenten oder Bauteile, die diese Komponenten enthalten, aus extrudierten oder spritzgegossenen Formteilen bestehend aus einer faserverstärkten und flammgeschützten Polyamidformmasse. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von derartigen Komponenten respektive Bauteilen sowie unterschiedliche Verwendungen.TECHNICAL FIELD The present invention relates to components or components which contain these components, from extruded or injection-molded moldings consisting of a fiber-reinforced and flame-retardant polyamide molding compound. Furthermore, the present invention relates to methods for the production of such components or components as well as different uses.
Stand der Technik [0002] Mit der Einführung von DIN EN 45545 (Bahnanwendungen - Brandschutz in Schienenfahrzeugen) gelten ab März 2016 europaweit harmonisierte Regeln für die brandschutztechnische Einstufung von Schienenfahrzeugen und einheitliche Anforderungen an das Brandverhalten von Materialien für Bahnanwendungen. Nach DIN EN 45545 brauchen Kunststoffe ein «HL2»(Hazard Level 2)-Rating, um in den meisten Schienenfahrzeugen äusser Schlafwagen eingesetzt werden zu können. HL2 gemäss Anforderungssatz R1 (für Innenteile) verlangt, dass das Material • im «Spread of Flame»-Test ISO 5658-2 bei >20 kW/m2 selbst verlöschen muss. Diesen Test haben vergleichbare flammgeschützte Polyamide wie solche auf Basis von PA66, ggf. in Mischung mit teilaromatischen PA-Systemen, in der Vergangenheit mit grossem Sicherheitsabstand bestanden;PRIOR ART With the introduction of DIN EN 45545 (railway applications - fire protection in rail vehicles), from March 2016, Europe-wide harmonized rules for the fire protection classification of rail vehicles and uniform requirements for the fire behavior of materials for rail applications apply. According to DIN EN 45545, plastics need an «HL2» (Hazard Level 2) rating in order to be able to be used in most rail vehicles for outside sleeping cars. HL2 in accordance with requirement set R1 (for internal parts) requires that the material • itself goes out in the spread of flame test ISO 5658-2 at> 20 kW / m 2 . Comparable flame-retardant polyamides such as those based on PA66, possibly mixed with partially aromatic PA systems, have passed this test with a large safety margin in the past;
• im «Cone Calorimeter»-Test ISO 5660-1 bei einer Bestrahlung mit 50 kW/m2 im Mittel maximal 90 kW/m2 emittieren darf. Diese Anforderung kann von gewissen flammgeschützten Polyamiden ab einer Dicke von ca. 5 mm erreicht werden;• In the “Cone Calorimeter” test ISO 5660-1, an average of 90 kW / m 2 may be emitted when irradiated with 50 kW / m 2 . This requirement can be met by certain flame retardant polyamides from a thickness of approx. 5 mm;
• im Rauchtest ISO 5659-2 bei einer Bestrahlung mit 50 kW/m2 in den ersten 4 Minuten nur wenig Rauch entwickeln darf. Ds(4) und VOF4 bezeichnen die optische Rauchdichte nach 4 min bzw. die kumulierte Rauchdichte von 0 bis 4 min. Beide Werte korrelieren. Diese Anforderung kann von gewissen flammgeschützten Polyamiden ab einer Dicke von ca. 10 mm erreicht werden.• In the smoke test ISO 5659-2 with radiation of 50 kW / m 2, only a little smoke is allowed to develop in the first 4 minutes. Ds (4) and VOF4 denote the optical smoke density after 4 min and the cumulative smoke density from 0 to 4 min. Both values correlate. This requirement can be met by certain flame retardant polyamides from a thickness of approx. 10 mm.
[0003] Um als HL2 gemäss Anforderungssatz R1 nach DIN EN 45545 klassifiziert zu werden, muss ein Material die folgenden Grenzwerte einhalten:In order to be classified as HL2 according to requirement set R1 according to DIN EN 45545, a material must comply with the following limit values:
[0004] Eine HL2-Einstufung gemäss Anforderungssatz R7 (für Aussenteile) bedingt, dass das Material:An HL2 classification according to requirement sentence R7 (for external parts) means that the material:
den gleichen drei Tests wie für R1 unterzogen wird. Beim Rauchtest kommt es diesmal allerdings nicht auf die ersten 4 Minuten, sondern auf die maximale Rauchdichte Ds(max.) an, und die Kennzahl CITG für die Rauchtoxizität darf doppelt so hoch wie für R1 sein.undergoes the same three tests as for R1. This time, the smoke test does not depend on the first 4 minutes, but on the maximum smoke density Ds (max.), And the key figure CIT G for smoke toxicity can be twice as high as for R1.
[0005] Die Grenzwerte für HL2 gemäss Anforderungssatz R7 sind folgende:The limit values for HL2 according to requirement sentence R7 are as follows:
CH 711 604 B1CH 711 604 B1
[0006] Beide Anforderungssätze R1 und R7 beinhalten Prüfungen der Wärmefreisetzung und Rauchentwicklung bei einer Bestrahlung mit 50 kW/m2. Bisher hat kein Polyamid bei den für Spritzgussteile üblichen Wanddicken ein HL2-Rating gemäss R1 oder R7 erhalten, weil Wärme- und Rauchentwicklung in der Regel gegenläufige Tendenz zeigen.Both sets of requirements R1 and R7 contain tests of heat release and smoke development when irradiated with 50 kW / m 2 . So far, no polyamide has received an HL2 rating according to R1 or R7 for the wall thicknesses common for injection molded parts, because heat and smoke development generally show opposite tendencies.
[0007] Grundsätzlich ist die Verwendung von flammgeschütztem faserverstärktem Polyamid für spezielle Bahnanwendungen, für die andere Anforderungssätze gelten, bekannt. So beschreibt beispielsweise WO 2013/092 302 eine Melam-haltige Polyamid- oder Polyesterformmasse für ein HL3-Rating gemäss Anforderungssätzen R22 und R23. Die Teiledicke soll maximal 3 mm sein. Als Beispiel wird ein PA46 + PA6 - Blend mit 30% GF und Melam + Exolit OP1230 genannt.Basically, the use of flame-retardant fiber-reinforced polyamide for special railway applications, for which other sets of requirements apply, is known. For example, WO 2013/092 302 describes a melam-containing polyamide or polyester molding compound for an HL3 rating in accordance with requirement sentences R22 and R23. The part thickness should be a maximum of 3 mm. An example is a PA46 + PA6 blend with 30% GF and Melam + Exolit OP1230.
[0008] Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von Polycarbonat für solche Bahnanwendungen, vergleiche beispielsweise WO 2013/130 805, die ein wenig rauchendes und wenig Wärme freisetzendes Polycarbonat-Copolymer für ein HL2-Rating nach R1 bei 3 mm beschreibt. Weiterhin ist es bekannt, mehrschichtige Polymeraufbauten für Bahnanwendungen einzusetzen. So beschreibt beispielsweise die US 2011/0 241 248 einen derartigen Aufbau auf Basis von Polyurethan, konkret ein Laminat aus flammgeschütztem PUR und einer zweiten Lage PUR mit Blähgraphit.Also known is the use of polycarbonate for such railway applications, compare for example WO 2013/130 805, which describes a low-smoking and low-heat-releasing polycarbonate copolymer for an HL2 rating according to R1 at 3 mm. It is also known to use multilayer polymer structures for railway applications. For example, US 2011/0 241 248 describes such a structure based on polyurethane, specifically a laminate of flame-retardant PUR and a second layer of PUR with expanded graphite.
[0009] Ebenfalls bekannt ist es, auf einem Kunststoff-Bauteil eine sogenannte Dämmschicht (intumescent coating) aufzubringen, welche oberhalb einer bestimmten Temperatur aufschäumt und damit eine Verzögerung der Verbrennung herbeiführt, vergleiche beispielsweise US 20 120 276 391. Solche Dämmschichten bestehen aus einem Bindemittel und beispielsweise einem phosphorhaltigen Material, das sich unter Wärmeeinwirkung zersetzt.It is also known to apply a so-called insulation layer (intumescent coating) on a plastic component, which foams above a certain temperature and thus causes a delay in combustion, compare, for example, US Pat. No. 20,120,276,391. Such insulation layers consist of a binder and, for example, a phosphorus-containing material that decomposes when exposed to heat.
Darstellung der Erfindung [0010] Es ist entsprechend unter anderem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gegenstände auf Basis von Polyamid zur Verfügung zu stellen, die ein möglichst gutes Rating im Sinne von DIN EN 45545 erreichen können und für möglichst viele unterschiedliche Anwendungen, auch mit grosser mechanischer Belastung, einsetzbar sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung und u.a. Lösung der oben angegebenen Aufgabe ist unter anderem ein flammgeschützter Gegenstand, insbesondere für Bahnanwendungen, enthaltend oder bestehend aus wenigstens einem extrudierten oder spritzgegossenen Formteil (A) bestehend aus einer faserverstärkten, halogenfrei flammgeschützten Polyamidformmasse, wobei das Formteil in wenigstens einem Bereich seiner freiliegenden Oberfläche eine mineralhaltige Beschichtung (B) aufweist. Der erfindungsgemässe flammgeschützte Gegenstand weist bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 (mit Zündflamme) und einer Probendicke von 3 mm (Dicke des Formteils A allein, d.h. gemessen ohne die Dicke der Beschichtung B) einen MARHE-Wert nach DIN EN 45545-2:2013 von höchstens 90 kW/m2 auf.DISCLOSURE OF THE INVENTION It is, inter alia, the object of the present invention to provide objects based on polyamide which can achieve the best possible rating in the sense of DIN EN 45545 and for as many different applications as possible, even with large ones mechanical load, can be used. The present invention and, inter alia, the solution to the above-mentioned object is a flame-retardant object, in particular for railway applications, containing or consisting of at least one extruded or injection-molded molded part (A) consisting of a fiber-reinforced, halogen-free flame-retardant polyamide molding compound, the molded part being present in at least one Area of its exposed surface has a mineral-containing coating (B). The flame-retardant object according to the invention has a MARHE value in accordance with DIN EN 45545-2 with heat radiation of 50 kW / m 2 (with pilot light) and a sample thickness of 3 mm (thickness of molded part A alone, ie measured without the thickness of coating B) : 2013 from a maximum of 90 kW / m 2 .
[0011] Beim Test der optischen Rauchdichte (Ds) gemäss DIN EN 45545-2:2013 und EN ISO 5659-2 bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 (ohne Zündflamme) liegen die drei charakteristischen Grössen Ds(4), VOF4 und Ds(max.) bevorzugtermassen niedriger als bei der unbeschichteten Referenz, sodass die Anforderungen für HL2 (Hazard Level 2) gemäss R1 bzw. R7 ebenfalls bei einer Teiledicke ab 3 mm erfüllt werden können. Letzteres bedeutet, dass die Rauchdichte über die gesamte Prüfdauer von 10 Minuten vorzugsweise den Wert 600 nicht überschreitet.When testing the optical smoke density (Ds) according to DIN EN 45545-2: 2013 and EN ISO 5659-2 with heat radiation of 50 kW / m 2 (without pilot light), the three characteristic quantities Ds (4), VOF4 and Ds (max.) Preferably lower than for the uncoated reference, so that the requirements for HL2 (Hazard Level 2) according to R1 or R7 can also be met with a part thickness of 3 mm or more. The latter means that the smoke density preferably does not exceed 600 over the entire test period of 10 minutes.
[0012] Im «Cone Calorimeter»-Test ISO 5660-1 bei einer Bestrahlung mit 50 kW/m2 darf im Mittel eine Probe maximal 90 kW/m2 emittieren gemäss DIN EN 45545. Diese Anforderung kann von gewissen flammgeschützten Polyamiden ab einer Dicke von ca. 5 mm erreicht werden, nicht aber bei einer Dicke von 3 mm. Erfindungsgemäss lackierte Platten erfüllen diese Anforderung überraschenderweise bereits bei 3 mm.In the "Cone Calorimeter" test ISO 5660-1 with an irradiation of 50 kW / m 2 , a sample may emit a maximum of 90 kW / m 2 in accordance with DIN EN 45545. This requirement can apply to certain flame-retardant polyamides from a thickness 5 mm, but not with a thickness of 3 mm. Plates painted according to the invention surprisingly meet this requirement already at 3 mm.
[0013] Die für «HL2» geltenden Anforderungen (Anforderungssätze) für Kunststoffe hängen von der Anwendung ab. Interessant und besonders anforderungsreich sind beispielsweise «Hochleistungs-Lüfterräder», welche gemäss EN 45545 als «nicht gelistete Komponente» gelten. Sofern die exponierte Oberfläche der Räder > 0,2 m2 ist, gelten die Anforderungssätze R1 für Innen- und R7 für Aussenanwendungen. Die vorgeschlagenen Gegenstände sind in der Lage, beideThe requirements for HL2 (requirement sets) for plastics depend on the application. Interesting and particularly demanding are, for example, “high-performance fan wheels”, which according to EN 45545 are considered “non-listed components”. If the exposed surface of the wheels is> 0.2 m 2 , the requirement sets R1 apply for indoor and R7 for outdoor applications. The proposed items are able to do both
CH 711 604 B1CH 711 604 B1
Anforderungen zu erfüllen und entsprechend als derartige Bauteile eingesetzt zu werden. Da die Wanddicke der Lüfterräder innerhalb des Bauteils und von Modell zu Modell variiert, müssen die Brandeigenschaften mit Musterplatten der niedrigsten und höchsten Dicke geprüft werden. Als Mindestdicke wird häufig 3-5 mm vorgegeben. Da die Prüfkörper für den Rauchtest maximal 25 mm dick sein dürfen, werden beispielsweise 25 mm als Maximaldicke festgelegt. Für den Bereich dazwischen gilt gemäss EN 45545-2:2013 § 4.2.e: «eine Komponente, die bei gleicher Zusammensetzung eine Anforderung in zwei verschiedenen Dicken erfüllt, entspricht per Definition auch für alle dazwischen liegenden Dicken der Anforderung.» [0014] Bei allen untersuchten Polyamidformmassen war der CITG (Conventional Index of Toxicity - siehe DIN EN 455452:2013-08) immer deutlich unterhalb des Limits für HL2 von 1,8 für R7 und auch deutlich unterhalb des Limits von 0,9 für R1.To meet requirements and to be used accordingly as such components. Since the wall thickness of the fan wheels varies within the component and from model to model, the fire properties must be checked with sample plates of the lowest and highest thickness. 3-5 mm is often specified as the minimum thickness. Since the test specimens for the smoke test may be a maximum of 25 mm thick, for example 25 mm are set as the maximum thickness. According to EN 45545-2: 2013, § 4.2.e applies to the area in between: "A component that fulfills a requirement in two different thicknesses with the same composition also corresponds by definition to the requirement for all thicknesses in between." [0014] In all investigated polyamide molding compounds, the CIT G (Conventional Index of Toxicity - see DIN EN 455452: 2013-08) was always well below the HL2 limit of 1.8 for R7 and also well below the limit of 0.9 for R1.
[0015] Die Beschichtung (B) ist bevorzugtermassen ausdrücklich nicht aufschäumend (intumescent) oder aufquellend unter Hitzeeinwirkung ausgebildet. Weiterhin bevorzugtermassen ist die Beschichtung (B) frei von chemischen Flammschutzmitteln, d.h. Flammschutzmitteln, bei welchen durch bei deren Pyrolyse entstehende Gase die Radikalkettenreaktion unterbunden wird. So ist die Beschichtung vorzugsweise frei von halogenierten Flammschutzmitteln oder Flammschutzmitteln auf Basis von Phosphorverbindungen oder Antimon. Die Beschichtung kann Aluminiumtrihydroxid (ATH) oder Magnesiumdihydroxid (MDH) enthalten, welche bei 200 °C (ATH) bzw. 300 °C (MDH) Wasser abspalten, was die Flammenzone im «Spread of Flame»-Test kühlt und verdünnt. Die auf dem Formteil angeordnete Beschichtung an sich ist bekannt. Beispielsweise sind derartige Beschichtungen als Korrosionsschutzbeschichtung bekannt. Unerwartet und völlig überraschend war hingegen, dass derartige Beschichtungen mit einem bevorzugtermassen vergleichsweise hohen Anteil an mineralischen Bestandteilen eine vorteilhafte Auswirkung in ungeahntem Masse auf die Flammenschutzbeständigkeit von damit beschichteten Polyamid-Formteilen hat. Ohne an eine theoretische Erklärung gebunden zu sein, ist wohl davon auszugehen, dass sich unter der Hitzebelastung die oberflächliche Beschichtung hinsichtlich Bindemittel zersetzt, und die mineralischen Bestandteile gewissermassen einen Schutzfilm auf dem Kunststoff-Formteil ausbilden. Einerseits führt dies dazu, dass der Wärmeeintrag auf den Kunststoff reduziert wird, und andererseits dazu, dass die aus dem Kunststoff hervorgehende Rauchentwicklung abgeschirmt wird. Zudem wird die Flammenbildung reduziert.The coating (B) is preferably expressly not foaming (intumescent) or swelling under the action of heat. Furthermore, the coating (B) is preferably free of chemical flame retardants, i.e. Flame retardants in which the radical chain reaction is prevented by the gases generated during their pyrolysis. The coating is preferably free of halogenated flame retardants or flame retardants based on phosphorus compounds or antimony. The coating can contain aluminum trihydroxide (ATH) or magnesium dihydroxide (MDH), which split off water at 200 ° C (ATH) or 300 ° C (MDH), which cools and dilutes the flame zone in the “Spread of Flame” test. The coating arranged on the molded part is known per se. For example, such coatings are known as anti-corrosion coatings. On the other hand, it was unexpected and completely surprising that such coatings with a preferably comparatively high proportion of mineral constituents have an unforeseen advantageous effect on the flame retardancy of the polyamide molded parts coated with them. Without being bound to a theoretical explanation, it can be assumed that the surface coating with regard to binders decomposes under heat and that the mineral components form a protective film on the molded plastic part. On the one hand, this leads to the fact that the heat input to the plastic is reduced, and on the other hand, that the smoke development resulting from the plastic is shielded. The flame formation is also reduced.
[0016] In Bezug auf die Mineralkonzentration in der Lackschicht ist entsprechend gewissermassen die Menge von mineralischen Bestandteilen der Beschichtung pro Fläche relevant, so beispielsweise in der Einheit g/qm festgelegt, denn das Bindemittel trägt zu den Ergebnissen in den Brandtests vermutlich weitgehend nicht direkt positiv bei. Das Bindemittel wird vielmehr im Wesentlichen nur gebraucht, um die Mineralien beim Gebrauch der Komponente an Ort und Stelle zu halten und der Komponente ein passables Aussehen zu verpassen (entsprechend kann es neben der erfindungsgemäss definierten Schicht [B] auch noch eine weitere zusätzliche zum Beispiel rein optische oder mechanische Schutzschicht darauf geben). Normalerweise reicht für die erfindungsgemässe Wirkung eine Menge an mineralischen partikulären Bestandteilen in der Beschichtung B von wenigstens 10 g/m2 und typischerweise höchstens 300 g/m2. Zu beachten ist allerdings, dass wohl auch mit einer Mineralkonzentration von grösser als 300 g/m2 die Brandtests zu bestehen sein können (von gegebenenfalls auftretenden Rissbildungen abgesehen). Dies ist aber in der Regel wirtschaftlich und technisch nicht mehr vertretbar, weil dazu sehr viel Lack in mehreren Auftragungen aufgebracht werden müsste. Ein Hinweis, dass höhere Mineralkonzentrationen nicht unbedingt zu noch besserem Brandverhalten führen, ergibt sich aus der Beobachtung, dass sich bei dickeren Lackschichten die Mineralien im Brandfall nicht mehr so homogen auf die Oberfläche ablagern, sich Risse ausbilden können, und sich das Brandverhalten nicht entsprechend der höheren Mineralmenge verbessert, sondern sogar eher wieder verschlechtert.With regard to the mineral concentration in the lacquer layer, the amount of mineral constituents of the coating per surface is relevant to a certain extent, for example in units of g / m 2, because the binder probably does not largely have a positive effect on the results in the fire tests at. Rather, the binder is essentially only used to hold the minerals in place when the component is used and to give the component a passable appearance (accordingly, in addition to the layer [B] defined in accordance with the invention, it can also add another, for example, pure Put an optical or mechanical protective layer on it). A quantity of mineral particulate constituents in the coating B of at least 10 g / m 2 and typically at most 300 g / m 2 is normally sufficient for the effect according to the invention. However, it should be noted that the fire tests can also be passed with a mineral concentration of more than 300 g / m 2 (apart from any crack formation that may occur). However, this is usually no longer economically and technically justifiable because a lot of paint would have to be applied in several applications. An indication that higher mineral concentrations do not necessarily lead to even better fire behavior results from the observation that in the case of a thick coat of paint, the minerals no longer deposit so homogeneously on the surface in the event of a fire, cracks can form, and the fire behavior does not match Improved the higher amount of mineral, but rather deteriorated again.
[0017] Brandschutzexperten sind bisher davon ausgegangen, dass die gegenwärtigen Anforderungssätze R1 und R7 für Thermoplaste, und damit Polyamid, nicht erfüllt werden können. Dieses Vorurteil wird durch die vorliegende Erfindung unerwartet widerlegt. Wenn auf einen Thermoplasten auf Basis von Polyamid die erfindungsgemässe Schicht aufgetragen wird, können diese beiden Anforderungssätze überraschenderweise erfüllt werden.Fire protection experts have previously assumed that the current requirement sets R1 and R7 for thermoplastics, and thus polyamide, cannot be met. This prejudice is unexpectedly refuted by the present invention. If the layer according to the invention is applied to a thermoplastic based on polyamide, these two sets of requirements can surprisingly be met.
[0018] Beispielsweise kann als derartige Beschichtung ein 2K-Epoxy-Füllgrund mit mineralischen Bestandteilen und unter anderem Zinkphosphat eingesetzt werden, der sonst in völlig anderem Zusammenhang (Korrosionsschutz aufgrund von Zinkphosphat) als Primer für Metalloberflächen in Schienenfahrzeugen eingesetzt wird.For example, a 2K epoxy filler with mineral components and, inter alia, zinc phosphate can be used as such a coating, which is otherwise used in a completely different context (corrosion protection due to zinc phosphate) as a primer for metal surfaces in rail vehicles.
[0019] Bei Verwendung eines Dickschichthärters können in einem Arbeitsgang Trockenschichtdicken bis zu 200 μm auch an senkrechten Flächen erreicht werden. Die bekannten Einsatzgebiete von derartigen an sich bekannten Schichten sind wie folgt: Für den gesamten Bereich der metallverarbeitenden Industrie auf Stahl, Leichtmetall, Verzinkungen, Holzwerkstoffen, gewissen Kunststoffen und mineralischen Untergründen, aber eben jeweils nur als Korrosionsschutz oder Haftvermittler oder Ähnliches, nicht im Zusammenhang mit Flammenschutz.When using a thick film hardener, dry film thicknesses of up to 200 μm can also be achieved on vertical surfaces in one operation. The known fields of application of such layers known per se are as follows: For the entire area of the metal processing industry on steel, light metal, galvanizing, wood-based materials, certain plastics and mineral substrates, but in each case only as corrosion protection or adhesion promoter or the like, not in connection with flame protection.
[0020] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Gegenstand dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) die Mineralien in einem Bindemittel (B1) in Form von anorganischen partikulären Feststoffen (B2) enthält. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der genannten Bereich mit der Beschichtung auf dem Formteil derart ausgestaltet sein, dass pro Quadratmeter Fläche der Beschichtung (B) wenigstens 10 g, oder 10-300 g, vorzugsweise 50-200 g, insbesondere bevorzugt 80-180 g, von anorganischen partikulären Feststoffen (B2) vorliegen.According to a first preferred embodiment of the present invention, the object is characterized in that the coating (B) contains the minerals in a binder (B1) in the form of inorganic particulate solids (B2). According to a further preferred embodiment, the area mentioned with the coating on the molded part can be designed such that at least 10 g, or 10-300 g, preferably 50-200 g, particularly preferably 80-180 g, per square meter area of the coating (B) , of inorganic particulate solids (B2).
CH 711 604 B1 [0021] Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) im genannten Bereich derart ausgestaltet ist, dass sie eine Dicke im Bereich von 10-300 μm, vorzugsweise im Bereich von 20-250 μm, und insbesondere vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 50-180 μm, aufweist.CH 711 604 B1 [0021] Another preferred embodiment is characterized in that the coating (B) in the area mentioned is designed such that it has a thickness in the range from 10-300 μm, preferably in the range from 20-250 μm, and particularly preferably has a thickness in the range of 50-180 μm.
[0022] Die mineralhaltige Beschichtung (B) kann gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform die Mineralien in einem Bindemittel (B1) in Form von anorganischen partikulären Feststoffen (B2), in Form von Pigmenten oder Füllstoffen (einschliesslich mineralische Additive) oder beides enthalten, vorzugsweise in einem Anteil im Bereich von 30-80 Gewichtsprozent oder 40-65 Gewichtsprozent, bezogen auf die getrocknete und ggf. gehärtete Beschichtung (B).According to another preferred embodiment, the mineral-containing coating (B) can contain the minerals in a binder (B1) in the form of inorganic particulate solids (B2), in the form of pigments or fillers (including mineral additives) or both, preferably in a proportion in the range of 30-80 percent by weight or 40-65 percent by weight, based on the dried and optionally hardened coating (B).
[0023] In der Formulierung der Beschichtung kann es neben dem Bindemittel und den mineralischen Bestandteilen auch noch andere Bestandteile geben, beispielsweise Additive, wie sie in Lacken üblich sind, sowie Pigmente auf organischer Basis oder Farbstoffe.In the formulation of the coating, in addition to the binder and the mineral constituents, there may also be other constituents, for example additives as are customary in paints, and also pigments based on organic substances or dyes.
[0024] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die anorganischen partikulären Feststoffe in der Schicht (B) ausgewählt aus folgender Gruppe: Talk, Talkum, Calcit, Kreide, Dolomit und Magnesit, Glimmer, Silikate, Aluminiumsilikate einschliesslich calcinierte Aluminiumsilikate, Magnesium-Aluminium-Silikate, Siliciumdioxid, Magnesium-AluminiumSilikat, Quarz, Christobalit, Kieselgur, Quarzmehl, Aerosil, Tonerde, Kieselerde, Glimmer, Wollastonit, Feldspat, Bentonit, Wollastonit, Kaolin, Kieselsäuren einschliesslich pyrogene Kieselsäure, Magnesiumcarbonat, Metallhydroxide einschliesslich Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid, Kreide, Carbonate einschliesslich gemahlenes oder gefälltes Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat, gemahlene oder gefällte Sulfate einschliesslich Calciumsulfat, Bariumsulfat, Baryt, Gips, Kalk, Feldspat, Zinkphosphat, Bariumsulfat, Zinkoxid, Zinksulfid, Lithopone und Metalloxide einschliesslich Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titandioxid einschliesslich in den Modifikationen Rutil oder Anatas, Eisenoxid, Eisenmanganoxid, Spinelle einschliesslich Kupfereisenspinell, Kupferchromoxid, Zink-Eisenoxid, Kobalt-Chromoxid, Kobalt-Aluminiumoxid, Magnesiumaluminiumoxid, Kupfer-Chrom-Mangan-Mischoxide, Kupfer-Mangan-Eisen-Mischoxide, Rutil-Pigmente einschliesslich Titan-Zink-Rutil, Nickel-Antimon-Titanat, Chrom-Antimon-Titanat, Partikel aus hart- oder weichmagnetischen Metallen oder Legierungen oder Keramiken, hohlkugelige Silikatfüllstoffe, Nitride einschliesslich Bornitrid, Aluminiumnitrid, Carbide einschliesslich Borcarbid, Fluoride einschliesslich Calciumfluorid und Mischungen davon. Diese Systeme können auch oberflächlich behandelt sein.According to a further preferred embodiment, the inorganic particulate solids in layer (B) are selected from the following group: talc, talc, calcite, chalk, dolomite and magnesite, mica, silicates, aluminum silicates including calcined aluminum silicates, magnesium aluminum silicates , Silicon dioxide, magnesium aluminum silicate, quartz, christobalite, diatomaceous earth, quartz powder, aerosil, alumina, silica, mica, wollastonite, feldspar, bentonite, wollastonite, kaolin, silicas including pyrogenic silica, magnesium carbonate, metal hydroxides including aluminum hydroxide or magnesium hydroxide, chalk, carbonates ground or precipitated calcium carbonate or magnesium carbonate, ground or precipitated sulfates including calcium sulfate, barium sulfate, barite, gypsum, lime, feldspar, zinc phosphate, barium sulfate, zinc oxide, zinc sulfide, lithopone and metal oxides including aluminum oxide, magnesium oxide, titanium dioxide The modifications are rutile or anatase, iron oxide, iron manganese oxide, spinels including copper iron spinel, copper chromium oxide, zinc iron oxide, cobalt chromium oxide, cobalt aluminum oxide, magnesium aluminum oxide, copper-chromium-manganese mixed oxides, copper-manganese-iron mixed oxides, rutile Pigments including titanium-zinc rutile, nickel-antimony titanate, chromium-antimony titanate, particles of hard or soft magnetic metals or alloys or ceramics, hollow spherical silicate fillers, nitrides including boron nitride, aluminum nitride, carbides including boron carbide, fluorides including calcium fluoride and mixtures from that. These systems can also be treated superficially.
[0025] Die partikulären mineralischen Bestandteile der Beschichtung (B) sind im Anwendungsmedium unlöslich und stammen insbesondere aus den folgenden chemischen Klassen, wobei sowohl Produkte natürlicher Herkunft als auch Produkte synthetischer Herkunft beispielhaft aufgeführt werden:The particulate mineral constituents of the coating (B) are insoluble in the application medium and come in particular from the following chemical classes, examples of which include both products of natural origin and products of synthetic origin:
• Oxide und Hydroxide: Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid;• Oxides and hydroxides: aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide;
• Siliciumdioxid Silikate: Quarz, Christobalit, Kieselgur, Talk, Kaolin, Kieselerde, Glimmer, Wolastonit, Feldspat, pyrogene Kieselsäure, Fällungskieselsäure, Alumosilikate und calcinierte Alumosilikate;• Silicon dioxide silicates: quartz, christobalite, kieselguhr, talc, kaolin, silica, mica, wolastonite, feldspar, pyrogenic silica, precipitated silica, aluminosilicates and calcined aluminosilicates;
• Carbonate: Calcium- und Magnesiumcarbonate wie Calcit, Kreide, Dolomit und Magnesit, gefälltes Calciumcarbonat;• Carbonates: calcium and magnesium carbonates such as calcite, chalk, dolomite and magnesite, precipitated calcium carbonate;
• Sulfate: Bariumsulfat, Calciumsulfate, Baryt, Gips, gefälltes Bariumsulfat.• Sulfates: barium sulfate, calcium sulfate, barite, gypsum, precipitated barium sulfate.
[0026] Die partikulären mineralischen Bestandteile der Beschichtung (B) können die unterschiedlichsten Teilchenformen aufweisen. Die partikulären mineralischen Bestandteile der Beschichtung (B) auf natürlicher Basis haben üblicherweise Teilchengrössen im Bereich von etwa 1 bis 300 μm. So weisen Handelsprodukte auf Basis natürlicher Kreide z.B. einen d50-Wert von in der Regel 1 bis 160 μm auf. Teilchengrössen unter 1 μm liegen in der Regel nur bei synthetisch insbesondere durch Fällungsverfahren hergestellten Füllstoffen vor.The particulate mineral components of the coating (B) can have a wide variety of particle shapes. The particulate mineral components of the coating (B) on a natural basis usually have particle sizes in the range from about 1 to 300 μm. So commercial products based on natural chalk e.g. ad50 value of usually 1 to 160 μm. Particle sizes below 1 μm are generally only available with fillers produced synthetically, in particular by precipitation processes.
[0027] Geeignete anorganische Farbpigmente, welche ebenfalls zu den partikulären mineralischen Bestandteilen der Beschichtung (B) gehören, sind z.B.:Suitable inorganic color pigments, which also belong to the particulate mineral constituents of the coating (B), are, for example:
Weisspigmente: Titandioxid (C.l. Pigment White 6), Zinkweiss, Farbenzinkoxid, Zinksulfid, Lithopone;White pigments: titanium dioxide (C.I. Pigment White 6), zinc white, colored zinc oxide, zinc sulfide, lithopone;
Schwarzpigmente: Eisenoxidschwarz (C.L Pigment Black 11), Eisen-Mangan-Schwarz, Spinellschwarz (C.L Pigment Black 27); Russ (C.l. Pigment Black 7);Black pigments: iron oxide black (C.L Pigment Black 11), iron-manganese black, spinel black (C.L Pigment Black 27); Carbon black (C.I. Pigment Black 7);
Buntpigmente: Chromoxid, Chromoxidhydratgrün; Chromgrün (C.l. Pigment Green 48); Cobaltgrün (C.l. Pigment Green 50); Ultramaringrün; Kobaltblau (C.l. Pigment Blue 28 und 36; C.l. Pigment Blue 72); Ultramarinblau; Manganblau, Ultramarinviolett; Kobalt-und Manganviolett; Eisenoxidrot (C.l. Pigment Red 101); Cadmiumsulfoselenid (C.l. Pigment Red 108); Cersulfid (C.L Pigment Red 265); Molybdatrot (C.l. Pigment Red 104); Ultramarinrot; Eisenoxidbraun (C.l. Pigment Brown 6 und 7), Mischbraun, Spinell- und Korundphasen (C.l. Pigment Brown 29, 31,33, 34, 35, 37, 39 und 40), Chromtitangelb (C.L Pigment Brown 24), Chromorange, Cersulfid (C.L Pigment Orange 75); Eisenoxidgelb (C.l. Pigment Yellow 42); Nickeltitangelb (C.l. Pigment Yellow 53; C.l. Pigment Yellow 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164 und 189); Chromtitangelb; Spinellphasen (C.l. Pigment Yellow 119); Cadmiumsulfid und Cadmiumzinksulfid (C.L Pigment Yellow 37 und 35); Chromgelb (C.l. Pigment Yellow 34); Bismutvanadat (C.l. Pigment Yellow 184).Colored pigments: chromium oxide, chromium oxide hydrate green; Chrome green (C.I. Pigment Green 48); Cobalt green (C.I. Pigment Green 50); Ultramarine green; Cobalt blue (C.I. Pigment Blue 28 and 36; C.I. Pigment Blue 72); Ultramarine blue; Manganese blue, ultramarine violet; Cobalt and manganese violet; Iron oxide red (C.I. Pigment Red 101); Cadmium sulfoselenide (C.I. Pigment Red 108); Cerium sulfide (C.L Pigment Red 265); Molybdate red (C.I. Pigment Red 104); ultramarine; Iron oxide brown (Cl Pigment Brown 6 and 7), mixed brown, spinel and corundum phases (Cl Pigment Brown 29, 31.33, 34, 35, 37, 39 and 40), chrome titanium yellow (CL Pigment Brown 24), chrome orange, cerium sulfide (CL Pigment Orange 75); Iron oxide yellow (C.I. Pigment Yellow 42); Nickel titanium yellow (C.I. Pigment Yellow 53; C.I. Pigment Yellow 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164 and 189); Chromium titanium yellow; Spinel phases (C.I. Pigment Yellow 119); Cadmium sulfide and cadmium zinc sulfide (C.L Pigment Yellow 37 and 35); Chrome yellow (C.I. Pigment Yellow 34); Bismuth vanadate (C.I. Pigment Yellow 184).
CH 711 604 B1 [0028] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen partikulären Feststoffe der Schicht (B) eine mittlere Partikelgrösse (d50) im Bereich von 0,1-300 μm, bevorzugt im Bereich von 0,2-160 μm, insbesondere im Bereich von 0,3-40 oder 0,3-10 μm, aufweisen.CH 711 604 B1 A further preferred embodiment is characterized in that the inorganic particulate solids of layer (B) have an average particle size (d50) in the range from 0.1-300 μm, preferably in the range from 0.2-160 μm, in particular in the range from 0.3-40 or 0.3-10 μm.
[0029] Generell können die anorganischen partikulären Feststoffe der Schicht (B) eine wählbare Teilchenform aufweisen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: Kugeln, Würfel, Plättchen, Fasern oder Mischungen davon.In general, the inorganic particulate solids of the layer (B) can have a selectable particle shape, preferably selected from the following group: spheres, cubes, platelets, fibers or mixtures thereof.
[0030] Beim Bindemittel (B1) in der Schicht (B) kann es sich um ein gegebenenfalls bei Auftragung aus wässriger Lösung, Emulsion oder Dispersion oder aus einem organischen Lösungsmittel härtendes und/oder vernetzendes Bindemittel handeln.The binder (B1) in the layer (B) may be a binder which may harden and / or crosslink when applied from an aqueous solution, emulsion or dispersion or from an organic solvent.
[0031] Das organische Lösungsmittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Glycole, Glycolether, Ketone und Ester, oder Mischungen davon, einschliesslich n-Hexan, Testbenzin, Cyclohexan, Xylol, Solventnaphtha, Propanol, n-Butanol, Isobutanol, Butylglycol, Butyldiglycol, Ethylenglycol, Diethylglycol, Butylacetat, Ethylacetat, 2-Butoxyethylacetat, Butanon und Aceton oder Mischungen davon. Zusätzlich oder als Ersatz für Lösungsmittel können auch Reaktivverdünner eingesetzt werden. Darunter versteht man Substanzen, die als Lösemittel wirken, aber mit den Bindemitteln vernetzen. Das Bindemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: Epoxidharz, einschliesslich Bisphenol-A-Glycidylether, Polyurethan, Acryl-Polyurethan, Alkydharz, oder Mischungen davon, wobei das Bindemittel gegebenenfalls ergänzt sein kann durch einen Aktivator oder Härter. Vorzugsweise wird als Bindemittel ein Bisphenol-A-Glycidylether eingesetzt, der mit einem aminischen Härter versetzt ist. Das Lösungsmittel ist bevorzugtermassen dann eine Mischung aus Xylol und Ethylbenzol.The organic solvent is preferably selected from the following group: aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons, alcohols, glycols, glycol ethers, ketones and esters, or mixtures thereof, including n-hexane, white spirit, cyclohexane, xylene, solvent naphtha, propanol, n-butanol, isobutanol, butyl glycol, butyl diglycol, ethylene glycol, diethyl glycol, butyl acetate, ethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, butanone and acetone or mixtures thereof. In addition or as a substitute for solvents, reactive thinners can also be used. These are substances that act as solvents but crosslink with the binders. The binder is preferably selected from the following group: epoxy resin, including bisphenol A glycidyl ether, polyurethane, acrylic polyurethane, alkyd resin, or mixtures thereof, where the binder can optionally be supplemented by an activator or hardener. A bisphenol A glycidyl ether which is mixed with an aminic hardener is preferably used as the binder. The solvent is then preferably a mixture of xylene and ethylbenzene.
[0032] Die für die Herstellung der Beschichtung (B) eingesetzten Lacke können 10% bis 80% Gew-% Feststoff enthalten. Der Mineralgehalt (Pigmente + Füllstoffe) liegt bei den erfindungsgemäss eingesetzten Lacken im Bereich von 30 bis 75 Gew.-%. Das Gew.-Verhältnis von Bindemittel zu Mineral (Pigment + Füllstoffe) liegt im Bereich von 3:1 bis 1:3. Bevorzugt ist der Mineralgehalt bezogen auf den Trockenfilm (getrocknete und gehärtete Lackschicht) im Bereich von 35 bis 65 Gew.-%.The lacquers used for the production of the coating (B) can contain 10% to 80% by weight of solids. The mineral content (pigments + fillers) in the lacquers used according to the invention is in the range from 30 to 75% by weight. The weight ratio of binder to mineral (pigment + fillers) is in the range from 3: 1 to 1: 3. The mineral content, based on the dry film (dried and hardened lacquer layer), is preferably in the range from 35 to 65% by weight.
[0033] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 und einer Probendicke von 3 mm über den ganzen Zeitraum der Messung von 10 min nach ISO 5659-2 eine Rauchdichte Ds(max.) von weniger als 600, vorzugsweise weniger als 550, weiter vorzugsweise weniger als 500, aufweist.A further preferred embodiment of the present invention is characterized in that the object with a heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm over the entire period of measurement of 10 min according to ISO 5659-2 has a smoke density Ds ( max.) of less than 600, preferably less than 550, more preferably less than 500.
[0034] Weiterhin vorzugsweise ist die Rauchdichte (Ds) nach 4 Minuten weniger als 300, vorzugsweise weniger als 250, insbesondere vorzugsweise weniger als 200.Further preferably, the smoke density (Ds) after 4 minutes is less than 300, preferably less than 250, particularly preferably less than 200.
[0035] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 und einer Probendicke von 3 mm eine kumulierte Rauchdichte VOF4 von weniger als 600 aufweist.A further preferred embodiment of the present invention is characterized in that the object has a cumulative smoke density VOF4 of less than 600 with heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm.
[0036] Weiterhin bevorzugtermassen sind wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen 100% der bei bestimmungsgemässer Benutzung im Brandfall direkt einer Wärmeeinstrahlung ausgesetzten freien Oberfläche des Formteils (A) mit der Beschichtung (B) versehen.Furthermore, at least 50%, preferably at least 75%, particularly preferably essentially 100% of the free surface of the molded part (A) which is directly exposed to heat radiation in the event of intended use in the event of fire is provided with the coating (B).
[0037] Die halogenfrei flammgeschützte Polyamidformmasse des Formteils kann vorzugsweise aus folgenden Komponenten bestehen:The halogen-free flame-retardant polyamide molding compound of the molded part can preferably consist of the following components:
(a) 10-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20-82 Gewichtsprozent thermoplastisches Polyamid, vorzugsweise ausgewählt als aliphatisches, cycloaliphatisches und/oder aromatisches Polyamid, (b) 5-30, vorzugsweise 8-25 oder 10-22, insbesondere bevorzugt 10-20 Gewichtsprozent eines halogenfreien Flammschutzmittels, bevorzugtermassen enthaltend 50-100 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70-98 Gewichtsprozent, insbesondere vorzugsweise 75-95 Gewichtsprozent eines phosphorhaltigen Flammschutzmittels (b1) und auf 100 Gewichtsprozent des halogenfreien Flammschutzmittels (b) ergänzend einen Flammschutzmittel-Synergisten, welcher bevorzugt phosphor- oder stickstoffhaltig ist, (c) 5-60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-55 Gewichtsprozent Verstärkungsfasern, vorzugsweise ausgewählt als Glasfasern mit rundem oder flachem Querschnitt, Basaltfasern, Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, (d) 0-10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0-5 Gewichtsprozent Additive und/oder Zuschlagstoffe, verschieden von den Komponenten (a)-(c), wobei sich die Komponenten (a)-(d) auf 100% der Polyamidformmasse ergänzen.(a) 10-90 weight percent, preferably 20-82 weight percent thermoplastic polyamide, preferably selected as aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic polyamide, (b) 5-30, preferably 8-25 or 10-22, particularly preferably 10-20 weight percent a halogen-free flame retardant, preferably containing 50-100 weight percent, preferably 70-98 weight percent, particularly preferably 75-95 weight percent of a phosphorus-containing flame retardant (b1) and 100 weight percent of the halogen-free flame retardant (b) additionally a flame retardant synergist, which is preferably phosphorus or is nitrogenous, (c) 5-60 percent by weight, preferably 10-55 percent by weight of reinforcing fibers, preferably selected as glass fibers with a round or flat cross-section, basalt fibers, carbon fibers or aramid fibers, (d) 0-10 percent by weight, preferably 0-5 percent by weight of additives and / or aggregates, different from the components (a) - (c), where components (a) - (d) add up to 100% of the polyamide molding compound.
[0038] Das Polyamid der Komponente (a) ist bevorzugtermassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: PA 6, 46, 56, 66, 610, 612, 614, 1010, 1012, 1210, 1212, 1112, 6T/6I, 6T/6I/66, 6T/66, 6T/10T, 9T, 9MT, 10T, 12T, MACM9-14, PACM9-14, MACMI/12, MACMI/MACMT, MACMI/MACMT/12 oder Mischungen davon. Die BezeichnungenThe polyamide of component (a) is preferably selected from the group consisting of: PA 6, 46, 56, 66, 610, 612, 614, 1010, 1012, 1210, 1212, 1112, 6T / 6I, 6T / 6I / 66, 6T / 66, 6T / 10T, 9T, 9MT, 10T, 12T, MACM9-14, PACM9-14, MACMI / 12, MACMI / MACMT, MACMI / MACMT / 12 or mixtures thereof. The labels
CH 711 604 B1 folgen dabei der ISO 1874-1, MACM steht spezifisch für Bis(4-amino-3-methylcyclohexyl)methan, PACM steht für Bis(paminocyclohexyl)methan, I steht für Isophthalsäure, T für Terephthalsäure, M steht für 2-Methyl-1,8-octandiamin.CH 711 604 B1 follow ISO 1874-1, MACM stands specifically for bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, PACM stands for bis (paminocyclohexyl) methane, I stands for isophthalic acid, T for terephthalic acid, M stands for 2 methyl-1,8-octane diamine.
[0039] Bevorzugtermassen wird als Polyamid für die Komponente (a) eine Mischung aus einem aliphatischen und einem amorphen teilaromatischen Polyamid ausgewählt. Insbesondere bevorzugtermassen wird eine Mischung aus einem aliphatischen Polyamid, vorzugsweise ausgewählt als Polyamid 66, und einem amorphen teilaromatischen Polyamid, vorzugsweise ausgewählt als Polyamid 6I/6T, in einem Verhältnis im Bereich von 5:1-2:1 eingesetzt.A mixture of an aliphatic and an amorphous partially aromatic polyamide is preferably selected as the polyamide for component (a). A mixture of an aliphatic polyamide, preferably selected as polyamide 66, and an amorphous, partially aromatic polyamide, preferably selected as polyamide 6I / 6T, is particularly preferably used in a ratio in the range from 5: 1-2: 1.
[0040] Das halogenfreie Flammschutzmittel (b1) der Komponente (b) ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Phosphazen, Phosphinsäuresalz, Diphosphinsäuresalz oder Mischungen davon. Daneben kann ein Stickstoff- oder phosphorhaltiger Synergist und/oder ein Stickstoff und/oder Phosphor enthaltendes Flammschutzmittel vorgesehen werden, wobei Letztere vorzugsweise ausgewählt sind aus Metallphosphiten, insbesondere Alkali-Aluminium-Mischphosphiten, Melamin oder Kondensationsprodukten des Melamins, wie insbesondere Meiern, Melam, Melon oder Umsetzungsprodukte von Melamin mit Polyphosphorsäure oder Umsetzungsprodukte von Kondensationsprodukten des Melamins mit Polyphosphorsäure oder Gemische davon, insbesondere Melaminpolyphosphat.The halogen-free flame retardant (b1) of component (b) is preferably selected from the group phosphazene, phosphinic acid salt, diphosphinic acid salt or mixtures thereof. In addition, a nitrogen or phosphorus-containing synergist and / or a nitrogen and / or phosphorus-containing flame retardant can be provided, the latter preferably being selected from metal phosphites, in particular mixed alkali / aluminum phosphites, melamine or condensation products of melamine, such as in particular Meiern, Melam, Melon or reaction products of melamine with polyphosphoric acid or reaction products of condensation products of melamine with polyphosphoric acid or mixtures thereof, in particular melamine polyphosphate.
[0041] Als Komponente (b1) wird insbesondere Melaminpolyphosphat oder Alkali-Aluminium-Mischphosphite bevorzugt. Derartige Flammschutzmittel sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu wird auf die DE 103463 261 und die DE 102 011 120 218 verwiesen, diesbezüglich sei der Offenbarungsgehalt dieser Schrift ausdrücklich hierin eingeschlossen.As component (b1), melamine polyphosphate or alkali-aluminum mixed phosphites are particularly preferred. Such flame retardants are known from the prior art. In this regard, reference is made to DE 103463 261 and DE 102 011 120 218, in this regard the disclosure content of this document is expressly included here.
[0042] Bevorzugt wird als Komponente (b) ein Metallsalz der Phosphinsäure und/oder der Diphosphinsäure und/oder deren Polymere, worin das Metailion aus der 2. oder 3. Haupt- oder Nebengruppe des Periodensystems ist und die organischen Reste bevorzugt C1 -C10-Alkyl, linear oder verzweigt und/oder Aryl, Alkylen, Arylen, Alkylarylen oder Arylalkylen sind. Als Metailion wird insbesondere Aluminium, Calcium, Barium und Zink bevorzugt.Preferred as component (b) is a metal salt of phosphinic acid and / or diphosphinic acid and / or their polymers, in which the metal ion is from the 2nd or 3rd main or subgroup of the periodic table and the organic radicals are preferably C1 -C10 -Alkyl, linear or branched and / or aryl, alkylene, arylene, alkylarylene or arylalkylene. Aluminum, calcium, barium and zinc are particularly preferred as metal ions.
[0043] Die Verstärkungsfasern der Komponente (c) liegen vorzugsweise als Schnittglas oder Endlosglas vor, insbesondere bevorzugt als Endlosglas für starke mechanische Belastungen, beispielsweise für ein Lüfterrad. Die Fasern können dabei einen runden oder flachen Querschnitt aufweisen, in letzterem Fall vorzugsweise mit einem Aspektverhältnis im Bereich von 2-8, vorzugsweise im Bereich von 3-5.The reinforcing fibers of component (c) are preferably in the form of cut glass or continuous glass, particularly preferably continuous glass for high mechanical loads, for example for a fan wheel. The fibers can have a round or flat cross section, in the latter case preferably with an aspect ratio in the range of 2-8, preferably in the range of 3-5.
[0044] Bei den Verstärkungsfasern der Komponente (c) handelt es sich insbesondere bevorzugt um E-Glas, S-Glas, R-Glas, C-Glas, ECR-Glas, D-Glas, AR-Glas, Q-Glas oder Hohlglasfasern.The reinforcing fibers of component (c) are particularly preferably E-glass, S-glass, R-glass, C-glass, ECR-glass, D-glass, AR-glass, Q-glass or hollow glass fibers ,
[0045] Bei den Additiven der Komponente (d) kann es sich um die üblichen Additive im Zusammenhang mit derartigen Polyamiden handeln, so beispielsweise Schlagzähmodifikatoren, Haftvermittler, Kristallisations-Beschleuniger oder -Verzögerer, Fliesshilfsmittel, Gleitmittel, Entformungsmittel, Weichmacher, Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, flammhemmende Zusätze, Antistatika, Pigmente, Färb- und Markierungsstoffe, Nanoteilchen in Plättchenform, Leitfähigkeitsadditive wie Russ, Graphitpulver oder Kohlenstoffnanofibrillen, Residuen aus Polymerisationsverfahren wie Katalysatoren, Salze und deren Derivate sowie Regler wie Monosäuren oder Monoamine. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen derartigen Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung (B) ein- oder mehrschichtig aufgebaut und/oder in mehreren Beschichtungsschritten aufgetragen ist. Bevorzugtermassen wird die Beschichtung in einem Streichprozess, Rakelprozess, Giessprozess, Sprühprozess, einem Tauchprozess oder einem Aufdampfprozess aufgetragen. Es ist grundsätzlich möglich, beispielsweise zuerst das Bindemittel und anschliessend die mineralischen Bestandteile oder umgekehrt aufzutragen, vorzugsweise wird aber so vorgegangen, dass Bindemittel und mineralische Bestandteile gleichzeitig aufgetragen werden im Sinne eines vorformulierten Lackes. Nach der Auftragung kann gegebenenfalls in einem separaten Schritt gehärtet werden, zum Beispiel durch erhöhte Temperatur, Einstrahlung oder Ähnliches.The additives of component (d) may be the usual additives in connection with such polyamides, for example impact modifiers, adhesion promoters, crystallization accelerators or retarders, flow aids, lubricants, mold release agents, plasticizers, stabilizers, processing aids, flame retardant additives, antistatic agents, pigments, dyes and markers, nanoparticles in platelet form, conductivity additives such as carbon black, graphite powder or carbon nanofibrils, residues from polymerization processes such as catalysts, salts and their derivatives as well as regulators such as mono acids or monoamines. Furthermore, the present invention relates to such an object, which is characterized in that the coating (B) is built up in one or more layers and / or is applied in a plurality of coating steps. The coating is preferably applied in a coating process, knife coating process, casting process, spraying process, a dipping process or a vapor deposition process. In principle, it is possible, for example, to apply the binder first and then the mineral constituents or vice versa, but it is preferably carried out in such a way that the binder and mineral constituents are applied simultaneously in the manner of a pre-formulated lacquer. After application, curing can optionally be carried out in a separate step, for example by elevated temperature, irradiation or the like.
[0046] Bevorzugtermassen handelt es sich beim vorgeschlagenen Gegenstand um ein Bauteil für die Fahrzeug- und/oder Gebäudetechnologie, vorzugsweise um ein Bauteil für Schienenfahrzeuge.[0046] The proposed object is preferably a component for vehicle and / or building technology, preferably a component for rail vehicles.
[0047] Bevorzugtermassen handelt es sich beim Gegenstand um einen Gegenstand, dessen bei bestimmungsgemässer Benutzung exponierte Oberfläche grösser als 0,2 m2 ist und/oder dessen Gesamtgewicht grösser als 2 kg ist.The object is preferably an object whose surface, when used as intended, is larger than 0.2 m 2 and / or whose total weight is larger than 2 kg.
[0048] Spezifischer handelt es sich beim beanspruchten Gegenstand vorzugsweise um wenigstens einen Bereich oder vorzugsweise als Ganzes um eines der folgenden Bauteile, insbesondere für Transportmittel, vor allem Bahnfahrzeuge: Lüfterrad, Seitenwand, Stirn- oder Abschlusswand, Trennwand, Raumteiler, Klappe, Kiste, Haube, Abdeckungen, innen liegende Türen, Innenverkleidung von Türen von Stirn- und Abschlusswänden, Aussentüren, Fensterrahmen, Sonnenblenden, Oberflächen in Küchen, über Kopf angeordnete Gepäckablagen, senkrechte Gepäckablagen, Gepäckstapel, Gepäckcontainer und Gepäckabteile, Verkleidung und Flächen des Fahrzeugführerpults, einschliesslich Axial- und Radialräder als Lüfterräder für Gebäude und Schienenfahrzeuge, mechanische Funktionsteile in Luftkanälen und Kabelkanälen.More specifically, the claimed subject matter is preferably at least one area or preferably as a whole one of the following components, in particular for means of transport, especially rail vehicles: fan wheel, side wall, end wall or end wall, partition wall, room divider, flap, box, Hood, covers, internal doors, interior cladding of doors from end walls and end walls, exterior doors, window frames, sun visors, surfaces in kitchens, overhead luggage racks, vertical luggage racks, luggage stack, luggage containers and luggage compartments, cladding and surfaces of the driver's console, including axial and radial wheels as fan wheels for buildings and rail vehicles, mechanical functional parts in air ducts and cable ducts.
[0049] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer mineralhaltigen Beschichtung (B) für den Flammenschutz eines Gegenstandes, insbesondere für Bahnanwendungen, wobei der Gegenstand enthält oder besteht aus (A) wenigstens einem extrudierten oder spritzgegossenen Formteil bestehend aus einer faserverstärkten, halogenfrei flammgeschützten Polyamidformmasse, und wobei das Formteil in wenigstens einem Bereich seiner freiliegenden Oberfläche mit der mineralhaltigen Beschichtung (B) versehen wird. Dabei weist der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2und einer Probendicke von 3 mm einen MARHE-Wert nach DIN EN 45545-2:2013 von höchstens 90 kW/m2 auf, und dessen optische Rauchdichte (Ds) nach 4 min gemäss EN ISO 5659-2 überschreitet vorzugsweise einen Wert von 300 nicht.Furthermore, the present invention relates to the use of a mineral-containing coating (B) for flame protection of an object, in particular for railway applications, the object containing or consisting of (A) at least one extruded or injection-molded part consisting of a fiber-reinforced, halogen-free flame-retardant Polyamide molding compound, and wherein the molded part is provided with the mineral-containing coating (B) in at least one region of its exposed surface. With heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm, the object has a MARHE value according to DIN EN 45545-2: 2013 of at most 90 kW / m 2 , and its optical smoke density (Ds) after 4 min according to EN ISO 5659-2 preferably does not exceed a value of 300.
CH 711 604 B1 [0050] Eine bevorzugte Ausführungsform der Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2und einer Probendicke von 3 mm über den ganzen Zeitraum der Messung von 10 min nach ISO 5659-2 eine Rauchdichte Ds(max.) von weniger als 600, vorzugsweise weniger als 550, weiter vorzugsweise weniger als 500, aufweist.CH 711 604 B1 A preferred embodiment of the use is characterized in that the object has a smoke density with heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm over the entire period of the measurement of 10 min according to ISO 5659-2 Ds (max.) Of less than 600, preferably less than 550, more preferably less than 500.
[0051] Eine bevorzugte Ausführungsform der Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 und einer Probendicke von 3 mm eine kumulierte Rauchdichte VOF4 von weniger als 600 aufweist.A preferred embodiment of the use is characterized in that the object has a cumulative smoke density VOF4 of less than 600 with heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm.
[0052] Vorzugsweise enthält die mineralhaltige Beschichtung (B) die Mineralien in einem Bindemittel (B1) in Form von anorganischen partikulären Feststoffen (B2), vorzugsweise in Form von Pigmenten und/oder Füllstoffen, vorzugsweise in einem Anteil im Bereich von 35-65 Gewichtsprozent, bezogen auf die getrocknete und ggf. gehärtete Beschichtung (B).The mineral-containing coating (B) preferably contains the minerals in a binder (B1) in the form of inorganic particulate solids (B2), preferably in the form of pigments and / or fillers, preferably in a proportion in the range from 35 to 65 percent by weight , based on the dried and possibly hardened coating (B).
[0053] Im Zusammenhang mit dieser Verwendung wird bevorzugt, wenn die Beschichtung (B) im genannten Bereich derart ausgestaltet ist, dass pro Quadratmeter Fläche der Beschichtung (B) wenigstens 10 g, oder 10-300 g, vorzugsweise 50-200 g, insbesondere bevorzugt 80-180 g, von anorganischen partikulären Feststoffen (B2) vorliegen.In connection with this use, it is preferred if the coating (B) in the area mentioned is designed in such a way that at least 10 g, or 10-300 g, preferably 50-200 g, in particular, per square meter of the coating (B) preferably 80-180 g, of inorganic particulate solids (B2) are present.
[0054] Weiterhin wird im Zusammenhang mit dieser Verwendung bevorzugt, wenn die Beschichtung (B) im genannten Bereich derart ausgestaltet ist, dass sie eine Dicke im Bereich von 10-300 μm, vorzugsweise im Bereich von 20-250 μm, und insbesondere vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 50-180 μm, aufweist.Furthermore, in connection with this use, it is preferred if the coating (B) in the region mentioned is designed such that it has a thickness in the range from 10-300 μm, preferably in the range from 20-250 μm, and particularly preferably one Thickness in the range of 50-180 microns.
[0055] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines extrudierten oder spritzgegossenen Formteils bestehend aus einer faserverstärkten, halogenfrei flammgeschützten Polyamidformmasse als flammgeschützter Gegenstand, insbesondere für Bahnanwendungen, wobei das Formteil in wenigstens einem Bereich seiner freiliegenden Oberfläche eine mineralhaltige Beschichtung (B) aufweist. Der Gegenstand weist dabei bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/ m2 und einer Probendicke von 3 mm einen MARHE-Wert nach DIN EN 45545-2:2013 von höchstens 90 kW/m2 auf, und seine optische Rauchdichte (Ds) nach 4 min gemäss EN ISO 5659-2 überschreitet vorzugsweise einen Wert von 300 nicht.Furthermore, the present invention relates to the use of an extruded or injection-molded part consisting of a fiber-reinforced, halogen-free, flame-retardant polyamide molding compound as a flame-retardant article, in particular for railway applications, the part having a mineral-containing coating (B) in at least one region of its exposed surface. With heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm, the object has a MARHE value according to DIN EN 45545-2: 2013 of at most 90 kW / m 2 , and its optical smoke density (Ds) after 4 min according to EN ISO 5659-2 preferably does not exceed a value of 300.
[0056] Eine bevorzugte Ausführungsform der Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 und einer Probendicke von 3 mm über den ganzen Zeitraum der Messung von 10 min nach ISO 5659-2 eine Rauchdichte Ds(max.) von weniger als 600, vorzugsweise 550, weitervorzugsweise 500, aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2und einer Probendicke von 3 mm eine kumulierte Rauchdichte VOF4 von weniger als 600 aufweist.A preferred embodiment of the use is characterized in that the object with a heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm over the entire period of measurement of 10 min according to ISO 5659-2 a smoke density Ds (max. ) of less than 600, preferably 550, more preferably 500. A preferred embodiment of the use is characterized in that the object has a cumulative smoke density VOF4 of less than 600 with heat radiation of 50 kW / m 2 and a sample thickness of 3 mm.
[0057] Zu guter Letzt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, wie er oben beschrieben worden ist, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass aus der faserverstärkten, halogenfrei flammgeschützten Polyamidformmasse in einem Extrusionsprozess oder einem Spritzgussprozess das Formteil (A) hergestellt wird, und dieses anschliessend wenigstens bereichsweise mit der mineralhaltigen Beschichtung (B) versehen wird, vorzugsweise in einem oder mehreren Beschichtungsschritten, insbesondere bevorzugt ausgestaltet als Streichprozess, Rakelprozess, Giessprozess, Sprühprozess, einem Tauchprozess oder Aufdampfprozess aufgetragen ist, wobei vorzugsweise Bindemittel und mineralische Bestandteile gleichzeitig aufgetragen werden.Finally, the present invention relates to a process for producing an article as described above, which process is characterized in that the molded part (A) is produced from the fiber-reinforced, halogen-free, flame-retardant polyamide molding composition in an extrusion process or an injection molding process is, and this is then at least partially provided with the mineral-containing coating (B), preferably in one or more coating steps, particularly preferably in the form of a coating process, knife coating process, casting process, spraying process, a dipping process or vapor deposition process, preferably with binders and mineral components at the same time be applied.
[0058] Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further embodiments are specified in the dependent claims.
Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDescription of preferred embodiments
Beispiele:Examples:
[0059] A) Polyamidformmasse (FM).A) Polyamide molding compound (FM).
[0060] Es wurden Polyamidformmassen bestehend aus den Komponenten gern. Tabelle 1 eingesetzt.Polyamide molding compositions consisting of the components were preferred. Table 1 used.
Tabelle 1:Table 1:
RV 1,58,RV 1.58.
Glasübergangstemperatur 125 °CGlass transition temperature 125 ° C
Schnittglasfasern mit 10 μm Durchmesser 50Cut glass fibers with a diameter of 10 μm 50
CH 711 604 B1CH 711 604 B1
Tabelle 1:Table 1:
[0061] RV: relative Viskosität, gemessen an einer Lösung aus 0,5 g Polyamid in 100 ml m-Kresol bei 20 °C nach ISO 307. Berechnung nach RV = t/t0 in Anlehnung an Abschnitt 11 der Norm.RV: relative viscosity, measured on a solution of 0.5 g polyamide in 100 ml m-cresol at 20 ° C according to ISO 307. Calculation according to RV = t / t 0 based on Section 11 of the standard.
Herstellung der Polyamidformmassen:Production of the polyamide molding compounds:
[0062] Die Polyamidformmasse der Zusammensetzung A1 wurde auf einem Zweiwellenextruder der Fa. Werner u. Pfleiderer Typ ZSK 25 hergestellt. Alle Komponenten mit Ausnahme der Schnittglasfasern wurden in die Einzugszone dosiert. Die Glasfasern wurden über einen Sidefeeder sechs Gehäuseeinheiten vor der Düse in die Polymerschmelze dosiert. Die Gehäusetemperatur wurde als aufsteigendes Profil bis 280 °C eingestellt. Bei 150 bis 200 upm wurden 10 kg Durchsatz erreicht. Nach Wasserbadkühlung, Granulierung und Vakuumtrocknung bei 110 °C für 24h wurden die Granulateigenschaften gemessen und die Prüfkörper hergestellt.The polyamide molding composition A1 was on a twin-screw extruder from Werner u. Pfleiderer type ZSK 25 manufactured. All components with the exception of the chopped glass fibers were dosed into the feed zone. The glass fibers were metered into the polymer melt via a side feeder six housing units in front of the nozzle. The housing temperature was set up to 280 ° C as an ascending profile. A throughput of 10 kg was achieved at 150 to 200 rpm. After water bath cooling, granulation and vacuum drying at 110 ° C. for 24 hours, the granulate properties were measured and the test specimens were produced.
[0063] Die Polyamidformmasse der Zusammensetzung A2 wurde aus den in Tabelle 1 angegebenen Komponenten auf einer Pultrusionsanlage als 10 mm langfaserverstärktes Stäbchengranulat (Länge der Glasfasern entspricht der Länge der Granulate) hergestellt. Dabei wurden alle Komponenten äusser die Glasfasern in die Einzugszone des Extruders (Typ KraussMaffei Berstorff ZE 40 A UTXi) dosiert und bei Temperaturen von 300-350 °C gemischt und aufgeschmolzen. Mit dieser Schmelze wurden sodann die vorgeheizten Endlosfasern in der auf 360 °C hochgeheizten Düsenplatte imprägniert. Danach werden die imprägnierten Faserstränge zu einem Strang mit einem Durchmesser von ca. 4-5 mm geformt, an Luft abgekühlt und granuliert. Vorgängig zur Verarbeitung wird das Granulat 24 Stunden bei 110 °C im Vakuum von 30 mbar getrocknet.The polyamide molding composition A2 was prepared from the components shown in Table 1 on a pultrusion system as 10 mm long fiber-reinforced rod granules (length of the glass fibers corresponds to the length of the granules). All components except the glass fibers were metered into the feed zone of the extruder (type KraussMaffei Berstorff ZE 40 A UTXi) and mixed and melted at temperatures of 300-350 ° C. The preheated continuous fibers were then impregnated with this melt in the nozzle plate, which was heated to 360.degree. The impregnated fiber strands are then formed into a strand with a diameter of approximately 4-5 mm, cooled in air and granulated. Prior to processing, the granules are dried for 24 hours at 110 ° C in a vacuum of 30 mbar.
Verarbeitung:Processing:
[0064] Herstellung der Formteile für die Bestimmung der mechanischen Materialeigenschaften und die Brandschutzprüfungen:Production of the molded parts for the determination of the mechanical material properties and the fire protection tests:
[0065] 170 x 20/10 x 4 mm, ISO-Zugstäbe Typ A1, 80 x 10 x 4 mm ISO-Prüfstäbe Typ B1 sowie Platten 100 x 100 x 3 mm mit seitlichem Anguss aus Polyamidformmasse (A) wurden auf einer Spritzgussmaschine Arburg Allrounder 320210-750 hergestellt, wobei die Zylindertemperaturen von 260 °C bis 300 °C und eine Schneckenumfangsgeschwindigkeit von 15 m/min eingestellt wurden. Die Formtemperatur wurde mit 120 °C gewählt. 75 x 75 x 3 mm grosse Platten wurden mit einer Kreissäge aus 100 x 100 x 3 mm grossen Platten geschnitten.170 x 20/10 x 4 mm, ISO tension rods type A1, 80 x 10 x 4 mm ISO test rods type B1 and plates 100 x 100 x 3 mm with side sprue made of polyamide molding compound (A) were on an Arburg injection molding machine Allrounder 320210-750 manufactured, the cylinder temperatures from 260 ° C to 300 ° C and a screw peripheral speed of 15 m / min were set. The mold temperature was chosen to be 120 ° C. 75 x 75 x 3 mm plates were cut with a circular saw from 100 x 100 x 3 mm plates.
[0066] Tabelle 2 führt die wichtigsten mechanischen Kenndaten der Polyamidformmassen A1 und A2 auf. Beide zeichnen sich durch hohe Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit aus. Die Formmasse A2 zeigt die für Langfasermaterialien charakteristische erhöhte Kerbschlagfestigkeit:Table 2 lists the most important mechanical characteristics of the polyamide molding compounds A1 and A2. Both are characterized by high rigidity, strength and heat resistance. The molding compound A2 shows the increased notched impact strength characteristic of long fiber materials:
Tabelle 2:Table 2:
Beschichtung der Formteile (A) mit Epoxid-Füllgrund (B):Coating the molded parts (A) with epoxy filler (B):
[0067] Die Platten 100 x 100x3 und 75x75x3 mm aus der Polyamidformmasse (A) wurden mit einer Sprühpistole Modell Selena mit 1,8-mm-Düse bei einem Druck von 3 bar mit 500-700 g/m2 2K-Epoxy-Füllgrund besprüht und beschichtet.The plates 100 x 100x3 and 75x75x3 mm from the polyamide molding compound (A) were with a spray gun model Selena with a 1.8 mm nozzle at a pressure of 3 bar with 500-700 g / m 2 2K epoxy filler sprayed and coated.
CH 711 604 B1CH 711 604 B1
Die zum Sprühen verwendete Mischung bestand aus 5 Teilen Etokat Grund weiss, Artikelnummer 600.1.1.0100, Walter Mäder AG, Killwangen, Schweiz, im Gemisch mit 1 Teil Etokat Aktiv Härter, Artikelnummer 855.0.0.0049, Walter Mäder AG, Killwangen, Schweiz.The mixture used for spraying consisted of 5 parts Etokat Grund white, article number 600.1.1.0100, Walter Mäder AG, Killwangen, Switzerland, in a mixture with 1 part Etokat Aktiv Härter, article number 855.0.0.0049, Walter Mäder AG, Killwangen, Switzerland.
[0068] Nach 48 Std. Trocknung bei 25 °C wurde das Trockenschichtgewicht des 2K-Epoxy-Füllgrundes gemessen und über die Dichte = 1,8 g/cm3 die Trockenschichtdicke berechnet.After drying for 48 hours at 25 ° C., the dry layer weight of the 2-component epoxy filler was measured and the dry layer thickness was calculated using the density = 1.8 g / cm 3 .
[0069] Optionale weitere Deckschicht (C):Optional additional cover layer (C):
Ein Teil der Platten mit 2K-Epoxy-Füllgrund wurde nach der Trocknung mit einer Sprühpistole Modell Selena mit 1,5-mmDüse bei einem Druck von 3 bar noch mit 100 g/m2 2K-PUR-Decklack besprüht. Verwendet wurde Nuvovern WR grau, Artikelnummer 572.7.3, Walter Mäder AG, Killwangen, Schweiz.Some of the panels with 2-component epoxy filler were sprayed with 100 g / m 2 2-component PUR top coat after drying with a Selena spray gun with a 1.5 mm nozzle at a pressure of 3 bar. Nuvovern WR gray, article number 572.7.3, Walter Mäder AG, Killwangen, Switzerland was used.
[0070] Nach 48 Std. Trocknung bei 25 °C wurde das Trockenschichtgewicht des 2K-PUR-Decklackes gemessen und über die Dichte = 1,2 g/cm3 die Trockenschichtdicke berechnet, vgl. Tabelle 2.After drying for 48 hours at 25 ° C., the dry layer weight of the 2-component PU topcoat was measured and the dry layer thickness was calculated using the density = 1.2 g / cm 3 , cf. Table 2.
[0071] Die Ergebnisse der Brandschutzmessungen sind in Tab. 3 und Tab. 4 zusammengefasst.The results of the fire protection measurements are summarized in Tab. 3 and Tab. 4.
[0072] Tabelle 3: MARHE-Werte gemäss DIN EN 45545-2:2013 von unbeschichteten und beschichteten 3 mm dicken Prüfkörpern; Cone Calorimeter Test nach ISO 5660-1 mit Zündflamme bei einer Bestrahlungsstärke von 50 kW/m2:Table 3: MARHE values according to DIN EN 45545-2: 2013 of uncoated and coated 3 mm thick test specimens; Cone calorimeter test according to ISO 5660-1 with pilot light at an irradiance of 50 kW / m 2 :
[0073] Tabelle 4: Kennzahlen der optischen Rauchdichte gemäss DIN EN 45545-2:2013 von unbeschichteten und beschichteten 3 mm dicken Prüfkörpern; Rauchkammertest nach ISO 5659-2 ohne Zündflamme bei einer Bestrahlungsstärke von 50 kW/m2:Table 4: Key figures of the optical smoke density according to DIN EN 45545-2: 2013 of uncoated and coated 3 mm thick test specimens; Smoke chamber test according to ISO 5659-2 without pilot light at an irradiance of 50 kW / m 2 :
Messungen:measurements:
[0074] Die Messung der maximum average rate of heat émission (MARHE) nach DIN EN 45545-1:2013, Kap. 3.39 und DIN EN 45545-2 erfolgte mit einem Cone Calorimeter der Firma Fire Testing Technology Ltd. Die Proben wurden gemäss EN 45545-2:2013 Kapitel 5.1 Ref. T03.01 und ISO 5660-1:2015 mit einer Strahlungsintensität von 50 kW/m2 und Zündflamme über einen Zeitraum von 20 min geprüft. Für die Erfassung und Auswertung der Daten wurde die Gerätesoftware ConeCalc eingesetzt.The measurement of the maximum average rate of heat emission (MARHE) according to DIN EN 45545-1: 2013, chap. 3.39 and DIN EN 45545-2 were carried out with a Cone calorimeter from Fire Testing Technology Ltd. The samples were tested in accordance with EN 45545-2: 2013 chapter 5.1 ref. T03.01 and ISO 5660-1: 2015 with a radiation intensity of 50 kW / m 2 and pilot light over a period of 20 min. The device software ConeCalc was used for the acquisition and evaluation of the data.
[0075] Die Messung der zeitlichen Entwicklung der optischen Rauchdichte sowie die Ermittlung der daraus abgeleiteten Parameter Ds(4), VOF4 und Ds(max.) erfolgte mit einer NBS Smoke Density Chamber der Firma Fire Testing Technology Ltd. nach DIN EN 45545-1:2013, Kap. 3.12 und Kap. 3.70 sowie DIN EN 45545-2. Die Proben wurden gemäss ENThe measurement of the temporal development of the optical smoke density and the determination of the derived parameters Ds (4), VOF4 and Ds (max.) Was carried out using an NBS Smoke Density Chamber from Fire Testing Technology Ltd. according to DIN EN 45545-1: 2013, chap. 3.12 and Chap. 3.70 and DIN EN 45545-2. The samples were according to EN
CH 711 604 B1CH 711 604 B1
45545-2:2013 Kapitel 5.1 Ref. T10.01, Ref. T10.02 und Ref. T10.04 sowie ISO 5659-2:2012 mit einer Strahlungsintensität von 50 kW/m2 ohne Zündflamme über einen Zeitraum von 10 min geprüft. Rauchmessungen nach ISO 5659-2 (Dezember 2012) wurden ebenfalls an den Proben mit einer Dicke von 3 mm bei einer Wärmeeinstrahlung von 50 kW/m2 ohne Zündflamme durchgeführt.45545-2: 2013 Chapter 5.1 Ref.T10.01, Ref.T10.02 and Ref.T10.04 as well as ISO 5659-2: 2012 with a radiation intensity of 50 kW / m 2 without pilot light over a period of 10 min. Smoke measurements according to ISO 5659-2 (December 2012) were also carried out on the samples with a thickness of 3 mm and heat radiation of 50 kW / m 2 without pilot light.
[0076] Dabei bezeichnet Ds die spezifische optische Dichte gemäss DIN EN 45545-1 Kapitel 3.12 sowie Kapitel 3.10 der ISO 5659-2, und Ds(4) diesen Wert 4 Minuten nach Einschalten der Wärmeeinstrahlung.Ds denotes the specific optical density according to DIN EN 45545-1 chapter 3.12 and chapter 3.10 of ISO 5659-2, and Ds (4) this value 4 minutes after the heat radiation is switched on.
[0077] VOF4 ist gemäss DIN EN 45545-1 Kapitel 3.12 sowie E.3.2.2 der ISO 5659-2 definiert und bezeichnet den kumulativen Wert der spezifischen optischen Dichte Ds in den ersten 4 min der Prüfung. VOF4 ist gleich der Fläche unter der gegen die Zeit aufgetragenen Ds(t)-Kurve während der Prüfperiode zwischen t = 0 und t = 4, unter der Annahme einer Trapezfläche und bei einem finiten Element (t) von 1 min.VOF4 is defined in accordance with DIN EN 45545-1 chapter 3.12 and E.3.2.2 of ISO 5659-2 and denotes the cumulative value of the specific optical density Ds in the first 4 minutes of the test. VOF4 is equal to the area under the Ds (t) curve plotted against time during the test period between t = 0 and t = 4, assuming a trapezoidal area and with a finite element (t) of 1 min.
[0078] CITG bezeichnet den Conventional Index of Toxicity gemäss DIN EN 45545-1 Kapitel 3.7 und DIN EN 45545-2 Anhang C, ermittelt gemäss Kapitel C.16.2 in DIN EN 45545-2:2013.CIT G denotes the Conventional Index of Toxicity according to DIN EN 45545-1 Chapter 3.7 and DIN EN 45545-2 Appendix C, determined according to Chapter C.16.2 in DIN EN 45545-2: 2013.
[0079] Bei allen untersuchten Polyamidformmassen war der CITG (Conventional Index of Toxicity - siehe DIN EN 455452:2013-08) immer deutlich unterhalb des Limits für HL2 von 1,8 für R7 und auch deutlich unterhalb des Limits von 0,9 für R1.In all investigated polyamide molding compositions, the CIT G (Conventional Index of Toxicity - see DIN EN 455452: 2013-08) was always significantly below the HL2 limit of 1.8 for R7 and also clearly below the limit of 0.9 for R1.
[0080] Im Gegensatz zum Ds(max.)-Wert können die anderen zwei Rauchdichte-Anforderungen für HL2, d.h. Ds(4) <300 und VOF4 < 600 mit verschiedenen Polyamid-Matrices nicht erreicht werden ohne die erfindungsgemässen Massnahmen. Flammgeschützte Polyamide pyrolysieren unter den Bedingungen des Rauchtests und russen dabei stark. Nur bei dünnen Platten und insgesamt zu spät ist eine offene Flamme zu beobachten. D.h. Formteile aus verstärkten, flammgeschützten PA-Formmassen bestehen diese Test bei einer Dicke von 3 mm nicht.In contrast to the Ds (max.) Value, the other two smoke density requirements for HL2, i.e. Ds (4) <300 and VOF4 <600 cannot be achieved with different polyamide matrices without the measures according to the invention. Flame-retardant polyamides pyrolyze under the conditions of the smoke test and soot heavily. An open flame can only be observed with thin plates and overall too late. That Molded parts made of reinforced, flame-retardant PA molding compounds do not pass this test with a thickness of 3 mm.
[0081] Die Lösung für das Erreichen der HL2-Grenzwerte sowohl im «Cone Calorimeter»-Test wie im Rauchtest beinhaltet die Beschichtung mit einer mineralisch pigmentierten Schicht, im konkreten Fall aus einem 2K-Epoxy-Füllgrund, mit dem die Platten dünn lackiert werden. Sobald das Bindemittel verbrannt ist, bleiben die im Füllgrund enthaltenen Mineralpartikel (Titandioxid, Bariumsulfat, Talkum, Glimmer,...) in Form einer «Barriereschicht» übrig. Die Platte brennt im Vergleich zum unbeschichteten Prüfkörper mit reduzierter Intensität weiter.The solution for reaching the HL2 limit values both in the "Cone Calorimeter" test and in the smoke test includes coating with a mineral-pigmented layer, in this case a 2-component epoxy filler, with which the plates are coated thinly , As soon as the binder is burned, the mineral particles (titanium dioxide, barium sulfate, talc, mica, etc.) contained in the filler remain in the form of a “barrier layer”. The plate continues to burn with reduced intensity compared to the uncoated test specimen.
[0082] Im Rauchtest bewirkt die Lackierung eine Verzögerung der Rauchentwicklung um 1 bis 4 Minuten.In the smoke test, the coating delays the smoke development by 1 to 4 minutes.
[0083] Bei unlackierten 3-mm-Platten (VB1 und VB2) steigt die Rauchdichte in den ersten 4 min auf >300 an.In the case of unpainted 3 mm plates (VB1 and VB2), the smoke density increases to> 300 in the first 4 minutes.
[0084] Bei lackierten 3-mm-Platten (B1, B3-B5) passiert die Rauchdichte erst nach Ablauf von 4 Minuten die 300er-Marke. Die nach rascher Entzündung der Beschichtung zurückbleibende «Sperrschicht» aus Mineralpigmenten verzögert die Pyrolyse der flammgeschützten Polyamidformmasse.In the case of coated 3 mm plates (B1, B3-B5), the smoke density only passes the 300 mark after 4 minutes. The “barrier layer” made of mineral pigments that remains after the coating has ignited delays the pyrolysis of the flame-retardant polyamide molding compound.
[0085] Mit der aufgrund von Angaben für die reine Lackschicht berechtigten Annahme, dass die lackierten Platten im «Spread of Flame»-Test einen CFE-Wert >20 kW/m2 erreichen, ergibt sich folgende Klassifizierung gemäss Tabelle 5:With the assumption based on information for the pure lacquer layer that the lacquered plates in the spread of flame test achieve a CFE value> 20 kW / m 2 , the following classification according to Table 5 results:
Tabelle 5:Table 5:
[0086][0086]
[0087] Die Lackierung mit 2K-Epoxy-Füllgrund macht es möglich, grosse Teile aus Polyamiden im Innern von europäischen Schienenfahrzeugen einzusetzen.The painting with 2K epoxy filler makes it possible to use large parts made of polyamides in the interior of European rail vehicles.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01432/15A CH711604B1 (en) | 2015-10-02 | 2015-10-02 | Polyamide-based components with improved fire behavior. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01432/15A CH711604B1 (en) | 2015-10-02 | 2015-10-02 | Polyamide-based components with improved fire behavior. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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