Flame resistant polyurethane foam

Abstract: In the polyurethane foam, which has been treated with a mixture of an elastomer latex and a flame-inhibiting additive, stabilisation at high temperatures is provided by the fact that the flame-inhibiting additive at least partially comprises a filler which undergoes a melting or sintering process at above 300 - 400 DEG C.

Description: Schwer entfl ammbarer polyurethan-Schaumstoff Die Erfindung betrifft einen schwer entflammbaren Polyurethan-Schaumstoff, der mit einer Mischung aus einem Elastomer-Latex und einem flammhemmenden Additiv behan delt ist. Derartige schwer entflammbare Polyurethan-Schaumstoffe sind beispielsweise aus der DE-OS 28 56 081 sowie der US-PS 4.439.472 bekannt. Danach wird der Schaumstoff mit einer Mischung aus natürlichem oder synthetischem Latex sowie einer Suspension aus Aluminium-Hydroxid oder Alumi nium-Oxid-Hydrat behandelt, um damit die Flammresistenz zu erhöhen. Wenn ein derartiger schwer entflammbar ausgerüsteter Polyurethan-Schaumstoff in Brand gesetzt oder einer Brandquelle ausgesetzt wird, laufen bei steigender Temperatur im wesentlichen folgende Mechanismen ab. Zunächst spaltet oberhalb einer Temperatur von 200 C die Aluminiumverbindung Wasser ab, die eine Kühlung bewirkt und damit bereits zu einem Verlöschen führen kann. Steig die Temperatur jedoch weiter an, so wird in der zweiten Stufe der Tränkanteil Latex karbonisiert, so dass sich ein gegen die Flammen widerstandsfähiges Kohle-Schaumstoff- gerüst bildet. Bei einem noch weiteren Ansteigen der Temperatur brennt dann das Kohlegerüst, so dass schliesslich lediglich ein Gerüst aus Aluminium-Oxid stehen bleibt. Dies ist aber sehr instabil, d.h. es trägt sich nicht selbst, so dass bei der geringsten Belastung ein vollständiges Kollabieren erfolgt. Diese einzelnen Stufen laufen bis zu einer Temperatur von 800"C ab. Darüber hinaus gibt es nach dem bisher bekannten Verfahren keinen weitergehenden Schutz für derartige Polyurethan-Schaumstoffe mehr. Hiervon ausgehend liegt nunmehr der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen schwer entflammbaren Polyurethan-Schaum- stoff anzugeben, der auch höheren Temperaturen widersteht und insbesondere bei diesen Temperaturen eine slabili- siebte Konfiguration aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass das flammhemmende Additiv zumindest teilweise aus einem solchen Füllstoff besteht, der oberhalb 300-400"C aber unterhalb 700-800"C einen Schmelz- oder Sinterprozess durchläuft. Mit einem derartigen Füllstoff, der selbst nicht brennt, wird erreicht, dass in einem Brandfalle bei einer Tempera tur, bei der das oben erwähnte Kohlegerüst aus dem karbonisierten Latex verbrennt, das restliche, stehenblei- bende Gerüst mechanisch stabilisiert wird. Zweckmässigerweise kann dabei als restlicher Anteil des flammhemmenden Additivs Aluminium-Oxid-Hydrat verwendet werden. Als Füllstoff mit einem Anteil von mindestens 20 Gew.- sind zweckmässigerweise Kurzglasfasern oder blikroglasku- geln eingesetzt. Es ist aber auch möglich, als Füllstoff Tonmineralien, wie z. B. Blähton, zu verwenden. Bei einer Verwendung von Blähton kann dieser auch als allei niges flammhemmendes Additiv eingesetzt sein. Ein derart ausgerüsteter Polyurethan-Schaumstoff kann dann zweckmässigerweise in dünnen Bahnen als Abdeckmate- rial für hochelastische Schaumstoffpolster, beispielsweise für Sitzauflagen in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen, verwendet werden. Geeignet für die Herstellung eines derartigen schwer ent- flammbaren Materials sind alle sog. eichschäume aus Polyurethan, d.h. flexible und im wesentlichen offenzellige oder auch retikulierte Polyurethan-Schäume. Bevor zugt sind Polyester- oder Polyether-Urethan-Schaum mit einem Raumgewicht von 10-50 kg/m . Zur Imprägnierung des Polyurethan-Schaums sind im Prinzip alle vernetzbaren Elastomere geeignet, die in Form ihrer Latices mit einem Feststoffgehalt von 30-70, insbesondere 40-60 Gew.-I eingesetzt werden. Geeignete Elastomere sind beispielsweise Naturkautschuk oder Polychloroprenkautschuk.Vorzugsweise können auch karboxylgruppenhaltige Elastomere verwendet werden, die mit Zinkoxid oder Mang- nesiumoxid vernetzt werden können. Zur Imprägnierung des Polyurethan-Schaums wird eine Mischung aus den vorerwähnten Latices sowie der genannten flammhemmenden Additive eingesetzt. Dabei kann das flammhemmende Additiv in Form Aluminium-Oxid-Hydrat und dem erfindungsgemässen Füllstoff in Form von Nurzglasfasern oder Mikroglaskugeln mit einem Anteil von mindestens 20 t gegenüber dem Aluminium-Oxid-Hydrat in etwa der ein- bis ftinffachen Gewichtsmenge, bezogen auf den Feststoffgehalt des Latex, eingearbeitet werden. Die so erhaltene Mischung zur Behandlung des Polyure than-Schaums liegt dann in Form einer Dispersion oder Suspension mit einem Feststoffgehalt von 40-80 t vor. Die Menge der Mischung, mit der der Polyurethan-Schaum behandelt wird, richtet sich im wesentlichen nach den Anforderungen hinsichtlich des Brandverhaltens, die der Schaumstoff später erfüllen muss. Im allgemeinen wird der Polyurethan-Schaum mit der O,l-bis l0-fachen Menge der Mischung behandelt, so dass seine Feststoffaufnahme 10-1000 % seines ursprünglichen Gewichts beträgt. Das Einbringen der Mischung erfolgt zweckmässigerweise durch eine Tränkung des Polyurethan-Schaums, um eine vollständige Imprägnierung zu erhalten. Nach der Behandlung wird die im Polyurethan-Schaum enthaltene Feuchtigkeit durch Trocknen bei erhöhter Tenperatur entfernt und das in den Polyurethan Schaum eingebrachte Elastomer vernetzt Der somit schwer entflammbar ausgerüstete Polyurethan Schaum wird nunmehr auch bei Temperaturen oberhalb 800QC eine stabile Form durch das verbleibende mineralische Ge rüst behalten, so dass die ggf. darunterliegenden, herköm- lichen Polsterschichten durch die Flamme nicht angegriffen werden, Bei Verwendung von Glasfasern als Füllstoff ergibt sich bei Einsatz des übrigen Anteils des flammhemmenden Additivs in Form von Aluminium-Oxid-Hydrat der Vorleil, dass das Glas praktisch im Schmelzfluss als hochviskoser Kleber das karbonisierte Latexgerüst bei höheren Temperaturen stabilisiert und damit einen optimalen Flanmschutz darstellt. Bei Verwendung von Blähton als Füllstoff kann auf Alumi nium-Oxid-Hydral ganz verzichtet werden, da dieser Bläh- ton bei den auftretenden hohen Temperaturen allein ein ausreichendes mineralisches Gerüst bildet. Wegen der erheblich höheren Flammresistenz des so behandelten Schaumstoffs ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei einer Verwendung als Umhüllung für herkömmliche Polster diese flammfeste Umhüllung erheblich dünner gemacht werden kann, als das bisher üblich war, so dass dadurch das Polster sehr viel leichter wird, was insbesondere beispielsweise bei Fluggastsitzen von erheblichem Vorteil ist.

Claims: Flame resistant, elastic and open-cell polyurethane foam which is treated with a mixture of an elastomer latex and a flame retardant additive, which consists of 0 to 80 wt.% alumina hydrate, characterized in that the flame retardant additive contains at least 20 wt.% of a filler in the form of expanded clay or microglass beads or chopped glass fibre in such a composition that within a temperature range between 300 and 800°C a melting or sintering process occurs. Polyurethane foam according to claim 1, characterized in that expanded clay is used as the sole flame retardant additive. Use of a flame resistant polyurethane foam produced according to claim 1 or 2 in thin webs as covering material for highly elastic foam upholstery.

Inventors: HEITMANN ULRICH DR, HEITMANN, ULRICH, DR.
Applicants: METZELER SCHAUM GMBH
Application year: 1986
Main classification: C08J9
IPC codes: C08K3, C08J9