Die Erfindung betrifft ein Brandschutzmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Reduzieren der Brandgefahr eines entzündbaren Stoffes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

Aus der DE 29 10 595 C2 ist ein flammwidriger Verbundformkörper bekannt, der mit einem Intumeszenzmittel belegt ist . Dieses Intumeszenzmittel besteht aus einem Koh- lenstoffbildner, insbesondere einem Zucker, einem Katalysator, einem Treibmittel und einem kugelförmigen Füllstoff . Das Intumeszenzmittel bildet bei Temperaturen über 180 ⁰ C einen Schaum, der die Flammenfront eine gewisse Zeit lang vom Verbundformkörper abhält . Dieses Intumeszenzmittel hat j edoch den Nachteil, daß es bei hohen Temperaturen oberhalb von ca . 300 ⁰ C selbst brennt, so daß die Brandschutzwirkung bei lang andauernden bzw . heißen Bränden wirkungslos werden kann .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brand- schutzmittel anzugeben, das auch bei Beschädigung der Oberfläche des entzündbaren Stoffes eine zuverlässige Brandschutzhemmung bis zu hohen Brandtemperaturen besitzt .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit den Schritten des Patentanspruchs 13 gelöst .

Das Brandschutzmittel gemäß Anspruch 1 besteht im wesentlichen aus zwei wichtigen Komponenten, nämlich einem KohlenstoffSpender und einer phosphorhaltigen Säure . Diese phosphorhaltigen Säure hat auf den Kohlenstoffspender eine im Wesentlichen katalytische Wirkung, durch die der Kohlenstoff bei hohen Temperaturen, wie sie im Brandfall herrschen, in ein Fulleren umgewandelt wird. Diese Fulle- rene bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff, sind j edoch Makromoleküle, die auch bei hohen Temperaturen nicht entflammbar sind. Im Brandfall bildet sich daher auf dem entzündbaren Stoff eine Fulleren-Schicht, die ein Entzünden des an und für sich entzündbaren Stoffes hemmt . Wird die gebildete Fulleren-Schicht lokal zerstört, so bildet unter dieser erneut eine Fulleren-Schicht aus . Auf diese Weise schützt sich der entzündbare Stoff im Brandfall von selbst . Der entzündbare Stoff wird im Brandfall zwar an seiner Oberfläche beschädigt, insbesondere verfärbt, eine großflächige Ausbreitung des Brandes wird j edoch auf diese Weise zuverlässig verhindert . Dies ist insbesondere in brandgefährdeten Bereichen, wie chemischen Anlagen, aber im Fahrzeugbereich, insbesondere bei Flugzeugen, von er-

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heblicher Bedeutung . In diesen Bereichen war es bisher unmöglich, entzündbare Stoffe, wie beispielsweise Holz , Papier oder thermoplastische Kunststoffe einzusetzen, da hierdurch die Brandgefahr zu groß geworden wäre . Ein Ausweichen auf teurere Materialien war daher geboten . Durch das erfindungsgemäße Brandschutzmittel können auch in den genannten brandgefährdeten Bereichen preisgünstige Baumaterialien eingesetzt werden . Ein weiterer Anwendungsbereich des Brandschutzmittels liegt im Fertighausbau, wo üblicherweise Holz für tragende Elemente eingesetzt wird. Durch das erfindungsgemäße Brandschutzmittel werden derartige Bauten wesentlich brandsicherer . Als KohlenstoffSpender hat sich ein Alkohol bewährt . Bei der Umwandlung dieses mehrfachen Alkohols in Fullerene spielt die Phosphorsäure lediglich die Rolle eines Katalysators , wobei vom KohlenstoffSpender Wasser abgespaltet wird. Dieses Wasser geht als Dampf in die umgebende Atmosphäre und verursacht gleichzeitig eine erwünschte Kühlwirkung des entzündbaren Stoffes .

Als besonders gute Katalysatoren haben sich gemäß Anspruch 2 Phosphorsäure, Phosphonsäure und phosphorige Säure erwiesen . Diese wirken direkt auf den Kohlenstoffspender ein, ohne zuvor chemisch umgewandelt zu werden .

Zur Erzielung einer möglichst effektiven Fulleren-Bildung im Brandfall ist es gemäß Anspruch 3 günstig, wenn die phosphorhaltige Säure mindestens eine Aminogruppe aufweist . Damit kann die phosphorhaltige Säure eine größere

Zahl von Säureresten binden, wobei das Molekül trotzdem relativ kompakt ausgebildet ist . Der Bindungspartner der Säurereste, ist ein Stickstoff-Atom und führt bei der Dissoziierung der phosphorhaltigen Säure im Brandfall zu einer zusätzlichen Abstickung des Brandes durch Sauer- stoffentzug .

Als phosphorhaltige Säure hat sich gemäß Anspruch 4 eine Aminodialkylphosphorsäure, eine Aminodialkylphosphonsäu- re, eine Aminodialkyl-phosphorige-Säure, eine Aminotrial- kylphosphorsäure, eine Aminotrialkylphosphonsäure oder eine Aminotrialkyl-phosphorige-Säure bewährt .

Aminodimethylphosphorsäure, Aminodimethylphosphonsäure, Aminodimethyl-phosphorige-Säure, Aminotrimethylphosphor- säure, Aminotrimethylphosphonsäure und Aminotrimethyl- phosphorige-Säure besitzen eine recht hohe Potenz, den KohlenstoffSpender in Fullerene umzuwandeln und wird daher gemäß Anspruch 5 als phosphorhaltige Säure bevorzugt .

Besteht der KohlenstoffSpender gemäß Anspruch 6 aus einem mehrfachen Alkohol, so ergibt sich eine besonders effektive Umwandlung des KohlenstoffSpenders in ein Fulleren .

Zur weiteren Verbesserung der Fulleren-Bildung ist es gemäß Anspruch 7 günstig, wenn der Kohlenstoffspender eine Alkalimetall-Verbindung aufweist . Die Funktion des Alkalimetalls bei der Fulleren-Bildung ist dabei noch nicht geklärt, wobei angenommen wird, daß sie katalytischer Natur ist .

Als Alkalimetall hat sich gemäß Anspruch 8 Natrium als besonders wirksam herausgestellt .

Zur Erzielung einer möglichst optimalen Fulleren-Bildung ist es gemäß Anspruch 9 günstig, wenn der Kohlenstoffspender ein Alkangerüst mit mindestens fünf, vorzugsweise mindestens sieben Kohlenstoffatomen aufweist . Bei kürzeren Alkan-Ketten ist die fulleren-generierende Wirkung schwächer . Grundsätzlich kann keine obere Grenze für die Länge des Kohlenstoffgerüsts angegeben werden. Extrem lange Kohlenstoffgerüste führen j edoch zu hohen Molekulargewichten, so daß sich der KohlenstoffSpender dann nur noch schlecht auf den entzündbaren Stoff auftragen ließe . Diese Nachteile treten bei Kohlenstoffketten mit mehr als fünfzehn Kohlenstoffatomen bereits merklich in Erscheinung .

Ein besonders vorteilhafter Kohlenstoffspender ergibt sich aus Anspruch 10. Dieser weist ein Kohlenstoffgerüst auf, bei dem j edes Kohlenstoffatom eine funktionelle Gruppe aufweist, die aus der Liste -OH und -Alkalimetall ausgewählt ist . Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß j edes Kohlenstoffatom des Alkangerüsts mit dem Alkalimetall plus Wasserstoff bzw. einerseits mit Wasserstoff und andererseits mit einer OH-Gruppe gebunden ist . Bei der katalytischen Reaktion mit der Phosphorsäure wird der Wasserstoff und die OH-Gruppe abgespalten und bildet Wasser, so daß die Alkan-Kette übrig bleibt und das gewünschte Fulleren bildet . Durch die gewählte Auswahl an funktionellen Gruppen an j edem Kohlenstoffatom des Alkangerüsts ergibt sich eine effiziente chemische Reaktion

unter Wasserabspaltung und damit eine optimale Fulleren- bildung . Dies senkt die Aktivierungsenergie zur Fulleren- Bildung, so daß der entzündbare Stoff optimal durch das Brandschutzmittel geschützt wird.

Gemäß Anspruch 11 ist es günstig, wenn das Brandschutzmittel zusätzlich Ammoniak enthält, das insbesondere die Lösbarkeit der Phosphorverbindung und des KohlenstoffSpenders ineinander verbessert . Dies ist zur Erzielung einer optimalen katalytischen Wirkung der Phosphorverbindung wichtig .

Um das Brandschutzmittel möglichst effektiv auf den entzündbaren Stoff auftragen zu können, ist es gemäß Anspruch 12 günstig, wenn es in wässriger Lösung vorliegt . Damit kann es sehr einfach auf den entzündbaren Stoff aufgesprüht werden . Alternativ ist es auch möglich, das Brandschutzmittel in wässriger Form direkt mit dem entzündbaren Stoff zu mischen, so lange dieses sich in einer flüssigen Phase befindet .

Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 13 wird zum Reduzieren der Brandgefahr eines entzündbaren Stoffs auf diesen ein Brandschutzmittel aufgebracht, welches im Brandfall auf dessen Oberfläche eine Fullerenschicht erzeugt . Dieses Fullerenschicht ist nur sehr schwer entflammbar, so daß sie den entzündbaren Stoff im Brandfall zuverlässig schützt . Wird die Fullerenschicht lokal zerstört, so bildet das Brandschutzmittel unter der zerstörten Schicht eine neue Fullerenschicht aus , so daß der entzündbare Stoff optimal geschützt wird. Die Fullerenschicht wird

als Netzwerk auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers abgeschieden. Die Maschenweite des Netzwerks beträgt dabei nicht mehr als 2 μm, so daß eine Flammenfront nicht mehr bis zur Oberfläche des zu schützenden Körpers vordringen kann. Auf diese Weise genügt eine recht geringe Fullerenmenge, um den Körper zu schützen . Dies hat wiederum zur Folge, daß nur eine relativ geringe Menge an Brandschutzmittel zur Bildung eines effektiven Schutzes ausreicht .

Zur Erzeugung der Fullerenschicht ist es gemäß Anspruch 14 günstig, eine chemische Reaktion eines KohlenstoffSpenders mit einer Phosphorverbindung auszunutzen . Diese chemische Reaktion läuft nur bei hohen Temperaturen ab, die im Brandfall auftreten .

Um das Brandschutzmittel einfach auf den entzündbaren Stoff auftragen zu können, ist es gemäß Anspruch 15 vorteilhaft, wenn es in wässriger Lösung, Emulsion oder Suspension auf den entzündbaren Stoff aufgesprüht wird. Dies ist technisch sehr einfach und damit kostengünstig zu realisieren, wobei trotzdem eine hohe Schutzwirkung des entzündbaren Stoffs gewährleistet ist .

Alternativ oder zusätzlich kann das Brandschutzmittel auch gemäß Anspruch 16 in den entzündbaren Stoff inkorporiert werden, so daß der entzündbare Stoff sehr effektiv im gesamten Volumen geschützt ist . Dies ist insbesondere in j enen Fällen wichtig, in denen der entzündbare Stoff im Brandfall brechen kann, so daß neue, sonst nicht geschützte Oberflächen entstehen .

Eine einfache Realisierung des vorgenannten Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 17. Dabei wird der entzündbare Stoff in zumindest teilweise flüssiger Form mit dem Brandschutzmittel vermischt, bevor dieser erhärtet . Falls der entzündbare Stoff ein Polymer ist, kann das Brandschutzmittel in die nicht polymerisierte Flüssigkeit mit den Monomeren und dem Polymerisationshilfsmittel eingemischt werden . Nach Abschluß der Polymerisationsreaktion ist das Polymer im gesamten Volumen durch das Brandschutzmittel geschützt .

Außerdem ist es gemäß Anspruch 18 vorteilhaft, wenn das Brandschutzmittel mit einem Bindemittel vermischt wird . Dieses kann beispielsweise ein Leim, Klebstoff oder ein Kunstharz sein, welche feste Teile des entzündbaren Stoffs , wi'e beispielsweise Gummigranulat oder Sägespäne zu einer festen Matrix bindet .

Beispiel

Eine Lösung besteht aus

35 % Wasser, H ₂ O

OH 10 % 80 %ige Phosphorsäure , O=P-OH

I

OH

24 % 25 %iges Ammoniak NH,

Die genannten Mengenangaben stellen Gewichtsprozente dar . Zusätzlich ist in der Lösung als KohlenstoffSpender eine von den oberen Mengenangaben unabhängige Menge an

Natriumheptagluconat

enthalten .

Die Lösung wird auf eine Preßspanplatte aufgesprüht . Nach dem Abtrocknen der Oberfläche ist die Preßspanplatte gegenüber direkten Flammen mit Temperaturen bis 1.200 ⁰ C nicht entflammbar .

Die vorgenannte Rezeptur kann bezüglich der verwendeten Anteile in weiten Grenzen variiert werden . Für j ede der

vorgenannten Komponenten sind j eweils 1 bis 50 Teile ansetzbar . Zusätzlich kann das Brandschutzmittel Netzmittel zur Erzielung einer besseren Benetzung von Oberflächen oder Verdickungsmittel wie beispielsweise Alkylamine enthalten .

Im Brandfall setzen bei hohen Temperaturen folgende Reaktionen ein:

OH I O=P-OH ⁺ (θ>-° ^H L ⁺ ° ^{7m+ (H} 2 ^O) 6m ^{+ Na} m

OH