(57)【要約】  本発明の対象は、均質フォーム生成物をベースとする防火剤の製造方法である。これに関してはまず第一に、ガラスとアルカリ金属水酸化物水溶液を５０℃超の温度で反応させる。反応生成物を粘性塊として吐出し、ペレット状にし、かつ固体ペレット粒子になるまで冷却する。本発明によれば、ペレット粒子を、約２０μｍ〜５００μｍの層厚の疎水性コーティングで仕上げ加工して、防火添加物として建設材料中に組み込む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスとアルカリ金属水酸化物水溶液を５０℃超の温度で反応させ、反応生成物を粘性塊として吐出し、ペレット状にし、かつ固体ペレット粒子になるまで冷却する、均質フォーム生成物をベースとする防火剤の製造方法において、ペレット粒子が、約２０μｍ〜５００μｍ、とりわけ５０μｍ〜２００μｍ、好ましくは５０μｍ〜１００μｍの層厚の疎水性コーティングで仕上げ加工されて、防火添加物として建設材料中に組み込まれることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
疎水性コーティングが、フォーム生成物の出発質量に対して０．５質量％〜２質量％の割合で添加されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガラス及びアルカリ金属水酸化物水溶液から成る混合物が、１２０℃〜２５０℃の温度で、好ましくはオートクレーブ内で２〜１５ｂａｒで加熱されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ガラスが、リサイクルガラス、合成ガラス、天然起源のミネラルガラス、又は混合物であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
使用するガラスが、ＳｉＯ2６０〜８５質量％、Ｎａ2Ｏ４〜２７質量％、Ｋ2Ｏ０〜５質量％、ＣａＯ０〜８質量％、Ａｌ2Ｏ3０〜５質量％、Ｂ2Ｏ3０〜１４質量％、ＰｂＯ０〜２０質量％、ＭｇＯ０〜５質量％、及びＢａＯ０〜８質量％を含有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
疎水性コーティングが非水性シリコーンであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
非水性シリコーンが、コーティングとして施されるだけでなく、ペレット粒子内部にも導入されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ガラス及びアルカリ金属水酸化物溶液から成る混合物に、充填剤及び／又は強化剤、例えばウォラストナイト、雲母などが添加されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
フォーム生成物の出発混合物が、以下のように、
ガラス約５０〜６０質量％、
乾燥アルカリ金属水酸化物約１５〜２０質量％、
水約２０〜３５質量％、及び
疎水性コーティング約０．５〜２質量％から構成され、かつ
充填剤及び強化剤約５〜１０質量％を一緒に含んでもよい
ことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
建設材料として、例えばシーリング材、ケーブル絶縁材などを製造するためのポリマー、とりわけエラストマーが用いられることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスとアルカリ金属水酸化物水溶液を５０℃超の温度で反応させ、反応生成物を粘性塊として吐出し、ペレット状にし、かつ固体ペレット粒子になるまで冷却する、均質フォーム生成物をベースとする防火剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスから成る均質フォーム生成物及びその製造は、属概念のＥＰ１１８３２１５Ｂ１に記載されている。それによれば、ガラスがアルカリ金属水酸化物溶液と反応すること、詳しくは５０℃超の上昇させた温度で反応することが既に知られている。反応生成物は、可塑性状態で吐出し得る均質な粘性塊である。この塊を冷却するとすぐに、乾燥した硬質のペレット粒又は固体の所望のペレット粒子が生じる。これは基本的に実証されている。このように製造された均質フォーム生成物又はペレット粒子は、なかでも絶縁材料として、又は吸音材としても用いることができ、小さな比重及び防火作用を特徴とする。
このようなフォーム生成物の防火挙動は、同様に属概念の米国特許第４５２１３３３号にも記載されている（段落「Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆｉｅｌｄ」中の詳述を参照）。それゆえフォーム生成物又は対応するペレット粒子は、これに関して実証されている。ただし依然として、ペレット粒子の長期間安定性には水の浸入に関して改善の必要があるという問題が存在している。そのうえ建設材料用の防火添加物として使用する際のペレット粒子の処理には改めるべき点がある。ここに、本発明は全般的に改善策を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の基礎となる技術的問題は、均質フォーム生成物をベースとする防火剤を製造するためのこのような方法を、建設材料と関連する防火添加物としての処理が容易になるように、及びペレット粒子の長期間安定性が現況技術に比べて改善するように、さらに発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この技術的問題提起を解決するため、本発明の枠内では、均質フォーム生成物をベースとする防火剤を製造するための属概念の方法は、ペレット粒子を、約２０μｍ〜５００μｍ、とりわけ５０μｍ〜２００μｍ、好ましくは５０μｍ〜１００μｍの層厚の疎水性コーティングで仕上げ加工して、防火添加物として建設材料中に組み込むことを特徴とする。
ペレット粒子自体の粒径は、０．５〜１５ｍｍ、とりわけ１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるのが典型的である。これは一般には、粘性塊を吐出し、ペレット状にし、冷却し、かつ必要に応じて小さくしてふるいにかけることによって達成される。
製造された固体の均質フォーム生成物ベースペレット粒子を、上記の層厚を考慮して疎水性コーティングで仕上げ加工することは、まず第一に、ペレット粒子の長期間安定性を現況技術に比べて明らかに向上させることを保証する。なぜなら疎水性コーティングは、起こり得るペレット粒子中への水分浸入を防ぎ、これによりペレット粒子の比重が、及び内部に閉じ込められた水の割合も、実質的に保たれるからである。本発明により製造された防火剤は、長い貯蔵期間の後でも相変わらず、かつ有利に、所望の建設材料中に組み込むための軽量骨材又は防火添加物として首尾一貫して適している。その際、保証された特性は維持されている。
実際には、本発明により製造された固体ペレット粒子のかさ容積又はかさ密度は０．０１〜０．０５ｇ／ｃｍ3であり、このかさ容積は、上記の層厚の疎水性コーティングにより、１年以上の長い時間スケールでも保たれる。
【０００５】
さらなる態様として、上記の約２０μｍ〜５００μｍの層厚の疎水性コーティングの実現は、このように仕上げ加工したペレット粒子の建設材料中への組み込みを容易にする。これに関し本発明は、建設材料として典型的にはポリマー及びとりわけプラスチックが使用されるという知見を出発点とする。とりわけ好ましいのは、シーリング材、電気絶縁材、電気ケーブル、ケーブル管路などの製造に用いるエラストマーを、建設材料として使用することである。つまりこの関連では、ペレット粒子の本発明により規定した疎水性コーティングは、ペレット粒子をそのようなエラストマー中に難なく組み込み得るという結果をもたらす。これに関し本発明は、例えばワックスをゴム粒子に添加することにより、集塊形成が助長されるという知見を出発点とする。つまりゴムと、ペレット粒子の可能な疎水性コーティングとしてのワックスとは相互に適合する。
【０００６】
ペレット粒子のための疎水性コーティングは、それぞれフォーム生成物の出発質量に対して全体的に０．５質量％〜２質量％の割合で添加される。フォーム生成物の出発質量は、用いられるガラスと、アルカリ金属水酸化物と、溶剤としての水との基本成分から構成されている。これに、この場合は疎水性コーティングが上記の坪量でさらに加えられる。
本発明は、貯蔵の際に、個々のこのようにコーティングされたペレット粒子に水が浸入する又は浸入し得ること防ぐため、疎水性コーティングに関する可能な材料又は素材として、疎水性、したがって撥水性の性質が保証されている限り、ワックスだけでなく基本的にシリコーン、シリコーン油、シラノールなどの使用も推奨する。
【０００７】
使用するガラスは、リサイクルガラス、合成ガラス、天然起源のミネラルガラス、又はこれらのガラスの混合物であることが有利である。リサイクルガラスは高いホウケイ酸含有率を特徴とし、そのためリサイクルホウ素ガラスとも呼ばれる。実際には、用いるガラスはたいていＳｉＯ2６０〜８５質量％、Ｎａ2Ｏ４〜２７質量％、Ｋ2Ｏ０〜５質量％、ＣａＯ０〜８質量％、Ａｌ2Ｏ3０〜５質量％、Ｂ2Ｏ3０〜１４質量％、ＰｂＯ０〜２０質量％、ＭｇＯ０〜５質量％、及びＢａＯ０〜８質量％を含有している。特に好ましいのは、使用するガラスがＳｉＯ2６５〜８０質量％、Ｎ2Ｏ４〜１４質量％、Ｋ2Ｏ０〜３質量％、ＣａＯ０〜３質量％、Ａｌ2Ｏ3１〜３質量％、Ｐｂ2Ｏ3５〜１３質量％、ＰｂＯ０〜５質量％、ＭｇＯ０〜３質量％、及びＢａＯ０〜３質量％から構成されることである。
本発明によれば、ガラス及びアルカリ金属水酸化物水溶液から成る混合物を５０℃超(oberhalb von ５０℃)の温度で反応させる。一般に、当該の混合物を約１２０℃〜２５０℃の間の範囲内の温度に加熱する。これは標準圧力で行うことができる。しかしその代わりに、前述の反応をオートクレーブ内で、上記の１２０℃〜２５０℃の温度及び２〜１５ｂａｒの圧力で実施してもよい。
【０００８】
既に説明したように、生成されたペレット粒子の疎水性コーティングを実現するために、多数の疎水性材料、例えばシリコーンを用いることができる。つまり、疎水性コーティングは非水性シリコーンであることが有利である。これに関し当該の非水性シリコーンは、コーティングとして施し得るだけでなく、ペレット粒子内部に導入することもできる。一般に、製造の始めに疎水性コーティングを出発材料に混入させる。例えば当該の材料を水に添加することができる。これは、疎水性コーティング又はここで用いられる材料が、実際には水に不溶性であることを踏まえてもうまくいく。不溶性であるにもかかわらず、これにより意外にも、水／疎水性成分エマルジョンが分離せずに、個々の生成されたペレット粒子上に疎水性成分を疎水性コーティングとして沈積させ、必要に応じてペレット粒子内に浸入させることに成功する。ただし、ペレット粒子を製造してから、疎水性コーティングをペレット粒子上に例えば吹き付けることで施すことも基本的に可能である。
ガラス及びアルカリ金属水酸化物溶液から成る混合物には、それだけでなく充填剤及び／又は強化剤を添加することができる。この充填剤及び強化剤は、ウォラストナイト、雲母、ガラス繊維、石英、タルカム、酸化亜鉛、酸化チタンなどであることが有利である。これらの充填剤及び強化剤により、製造されたペレット粒子の圧縮強度が全体的に改善される。そのうえこれにより例えば、その後の建設材料中での処理を容易にするため、ならびに透明であって目に見えるようにするために、ペレット粒子の白い色を調整することができる。
【０００９】
基本的には、グリセリン及び／又はエチレングリコールのような水性添加剤も添加することができる。それだけでなくかさ密度を下げるために、既に述べた添加剤、グリセリン及び／又はエチレングリコールのような一般にＯＨ官能性の水性添加剤を添加することが推奨され得る。これはたいてい、フォーム生成物の出発混合物に対して０．５〜２．５質量％の質量分率で行われる。それだけでなく原理的には、ガラス及びアルカリ金属水酸化物溶液から成る水懸濁液に、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を追加として添加することができる。  −  このように製造したペレット粒子の残留水分は、通常は２０〜３５質量％の範囲内である。これに関し、前述の残留水分も、均質フォーム生成物から成る生成されたペレット粒子の膨張能力も、所望の防火挙動が観察されるという結果をもたらす。
【００１０】
つまり実際には、火災及びそれと同時に生じる温度上昇により、当該の建設材料中の防火添加物が、第１のステップでは閉じ込められた水を放出する。これはたいてい約３００℃までの温度範囲内で起こる。その際、ペレット粒子内部に存在する２０〜３５質量％の水分が、第一には発生する水蒸気によって建設材料を冷却する、つまり所望の防火作用が観察されるという結果をもたらす。
その後、３００℃超で又はペレット粒子内の閉じ込められた水の蒸発後に、このペレット粒子は膨張する。なぜならペレット粒子がフォーム生成物から製造されているからである。この膨張又は発泡は、吸熱プロセスに対応するいわゆる熱膨張である。つまり、典型的には３００℃超で始まる膨張プロセスは、その吸熱性、したがって熱消費性に基づき、補助的に、建設材料の冷却、したがって所望の防火作用という結果をもたらす。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
フォーム生成物を製造する際には、以下の出発混合物を全体的に出発点とする。
ガラス約５０〜６０質量％、
乾燥アルカリ金属水酸化物約１５〜２０質量％、
水約２０〜３５質量％、及び
疎水性コーティング約０．５〜２質量％。
【００１２】
この場合、前に既に詳細に説明したように、必要に応じて充填剤又は強化剤約５〜１０質量％をさらに添加することができる。防火剤の製造は、一般に、上記の坪量のガラス、例えばリサイクルホウ素ガラス５０〜６０質量％と、乾燥アルカリ金属水酸化物としてのＮａＯＨ１８質量％とを混合するように行われる。その後、水約３０質量％を添加し、さらなる混合及び反応を１００℃〜１２０℃の範囲内の温度で標準圧力で行う。反応は合計で何分もの間、例えば２０分間実施する。その結果均質な粘性塊が得られ、この粘性塊を可塑性状態で吐出し、例えばパンチディスタによってプレスする。
パンチディスタの外側にある切断装置により塊を小さすることができ、かつ有り得る凝集又はくっつきを回避するために、例えば石英粉末を振りかけることができる。室温に冷却した後、粒度が上記の０．５ｍｍ〜１５ｍｍの間の、例示的実施形態では約１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の乾燥した硬質のペレット粒又はペレット粒子が観察される。同時に粒子は、５０μｍ〜１００μｍの層厚の疎水性コーティングを有している。なぜならシリコーン油の形態での疎水性コーティングが水に添加されており、反応及び粒子の硬化中に外層としてペレット粒子上に形成又は沈積されたからである。
基本的にはもちろんペレット粒子を疎水性コーティングの吹付けにより相応に仕上げ加工することもできる。このように製造した防火剤を、続いて所望の建設材料中に組み込む。
【００１３】
これは、例えば建設材料としてエラストマーを使用し、かつペレット粒子を添加物質として建設材料のペレットと一緒に押出機に投入するように行うことができる。こうすると、押出機の出口側で生成される所望の建設材料内部のペレット粒子又は防火剤の分布が均質になる。この建設材料は、冒頭で既に述べたようにシーリング材、ケーブル用絶縁材、ケーブル管路などであるかもしれない。
【国際調査報告】
2018513905.tif 000002
2018513905.tif 000003
2018513905.tif 000004
2018513905.tif 000005