DE19702762A1 - Fire retardant polyurethane foam - Google Patents

Fire retardant polyurethane foam

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Abstract

The present invention relates to fire-retardant polyurethane foam based on polyol and isocyanates. In order to improve the fire-retardant properties of a polyurethane foam with the characteristics given in the introduction so as to obtain a low flammability by optimal means, the foam is made with wt. 40 to 65 % of an isocyanate and wt. 35 to 55 % of a polyol mixture as follows: a) wt. 10 to 20 % of polyether and/or polyesterpolyol, b) 30 to 50 % of polyetherpolyol containing phosphate and/or halogen, while said polyetherpolyol contains b1) wt. 10 to 20 % of phosphate, completed, as need be, by an amount of halogen representing 15 to 35 % of the global weight, or b2) wt. 30 to 50 % of halogen, and c) wt. 35 to 65 % of a softener containing phosphate and/or halogen as follows: c1) wt. 5 to 25 % of phosphate and/or c2) wt. 25 to 35 % of halogen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen brandhemmenden Po­ lyurethanschaum, basierend auf Polyolen und Isocyanaten.The invention relates to a fire retardant bottom lyurethane foam, based on polyols and isocyanates.

Ein brandhemmendes Polyurethan mit den vorgenannten Merkmalen ist aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 295 09 033 bekannt. Dieses bekannte Polyurethan weist ABC-Löschpulver auf, um eine Schwerentflammbarkeit gemäß der Brandklassifi­ zierung B1 nach DIN 4102 zu erreichen. ABC-Löschpulver eignet sich zum Löschen von Bränden der Brandklassen A, B und C. Es ist ein Gemisch aus Natriumhydrogencarbonat, Alkaliphosphat und dergleichen. Es muß zum Beeinflussen der Entflammbarkeit von Polyurethan nicht optimal angesehen werden. Denn der mehr oder weniger feste Polyurethanschaum ist nicht zum Löschen von Bränden bestimmt, wie das ABC-Löschpulver, sondern soll schwer entflammbar sein.A fire retardant polyurethane with the aforementioned Characteristics is from the German utility model 295 09 033 known. This well-known polyurethane has ABC extinguishing powder to a flame retardancy according to the fire classification decoration B1 according to DIN 4102. ABC powder is suitable to extinguish fires of fire classes A, B and C. Es is a mixture of sodium bicarbonate, alkali phosphate and the same. It has to influence the flammability not optimally viewed by polyurethane. Because the more or less rigid polyurethane foam is not erasable of fires determined how the ABC extinguishing powder, but should flame retardant.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen brandhemmenden Polyurethanschaum mit den eingangs ge­ nannten Merkmalen so zu verbessern, daß die zu fordernde schwere Entflammbarkeit mit optimalen Mitteln erreicht wird und eine Anwendung mit unterschiedlichen Systemen ermöglicht wird. In contrast, the invention is based on the object a fire-retardant polyurethane foam with the ge mentioned features to improve so that the required flame retardancy is achieved with optimal means and enables use with different systems becomes.  

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schaum zu 40 bis 65 Gewichtsprozent aus einem Isocyanat und zu 35 bis 55 Gewichtsprozent aus einer Polyolmischung hergestellt ist, die sich folgendermaßen zusammensetzt:
This object is achieved in that the foam is made 40 to 65 percent by weight from an isocyanate and 35 to 55 percent by weight from a polyol mixture, which is composed as follows:

  • a) 10 bis 20 Gewichtsprozent Polyether- und/oder Polyester­ polyol,a) 10 to 20 weight percent polyether and / or polyester polyol,
  • b) 30 bis 50 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhal­ tiges Polyetherpolyol, letzteres
    • b1) mit einem Phosphatanteil von 10 bis 20 Gewichtsprozent, bedarfsweise ergänzt mit einem Halogenanteil von 15 bis 35 Ge­ wichtsprozent, oder
    • b2) mit einem Halogenanteil von 30 bis 50 Ge­ wichtsprozent, und
    b) 30 to 50 weight percent phosphate and / or halogen-containing polyether polyol, the latter
    • b1) with a phosphate content of 10 to 20 weight percent, if necessary supplemented with a halogen content of 15 to 35 weight percent, or
    • b2) with a halogen content of 30 to 50% by weight, and
  • c) 35 bis 65 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhal­ tiger Weichmacher, letzterer
    • c1) mit einem Phosphatanteil von 5 bis 25 Ge­ wichtsprozent und/oder
    • c2) mit einem Halogenanteil von 25 bis 35 Ge­ wichtsprozent.
    c) 35 to 65 weight percent phosphate and / or halogen containing plasticizers, the latter
    • c1) with a phosphate content of 5 to 25% by weight and / or
    • c2) with a halogen content of 25 to 35 percent by weight.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß auf die Grund­ bestandteile Einfluß genommen wird, aus denen der Polyure­ thanschaum hergestellt wird. Insbesondere wird Einfluß genom­ men auf die Zusammensetzung der Polyolmischung, deren Poly­ ether- und Weichmacherbestandteile brandhemmend ausgerüstet werden, und zwar im Umfang der vorangegebenen Zusammensetzun­ gen. Es werden also phosphat- und/oder halogenhaltige Polyole bzw. Weichmacher eingesetzt, um die Brandhemmung des Polyure­ thanschaums zu erreichen. Das nicht feuerhemmend modifizierte Polyether- und/oder Polyesterpolyol wird für die Stabilität der Mischung benötigt, während mit dem feuerhemmend modifi­ zierten Polyetherpolyol das spezifische Brandverhalten beein­ flußt wird.It is important for the invention that to the bottom Components is influenced, from which the polyure than foam is produced. In particular, influence is genome men on the composition of the polyol mixture, the poly Fire retardant ether and plasticizer components within the scope of the specified composition gen. So there are phosphate and / or halogen-containing polyols or plasticizers used to fire retardancy of the polyure to achieve than foam. The modified not fire retardant Polyether and / or polyester polyol is used for stability the mixture needed while using the fire retardant modifi adorned polyether polyol affects the specific fire behavior is flowing.

In vorteilhafter Weise wird der Polyurethanschaum so ausgebildet, daß das Isocyanat ein Diphenylmethandiisocyanat ist. Das vorgenannte Diisocyanat, insbesondere das Diphenyl­ methan-4.4'-Diisocyanat läßt sich in Polyadditionsverfahren mit einem Polyol besonders gut verschäumen, wobei das Vorhan­ densein von Feuchtigkeit zur Abspaltung von schaumbildend wirkendem Kohlendioxyd führt.The polyurethane foam is advantageously so formed that the isocyanate is a diphenylmethane diisocyanate is. The aforementioned diisocyanate, especially diphenyl Methane-4,4'-diisocyanate can be used in polyaddition processes foam particularly well with a polyol, the curtain  the presence of moisture to release foam-forming acting carbon dioxide leads.

Die Polyolmischung zur Herstellung des Polyurethan­ schaums kann so ausgebildet werden, daß der Weichmacher Tri­ alkylphosphat ist.The polyol blend used to make the polyurethane foam can be designed so that the plasticizer Tri is alkyl phosphate.

Zur Herstellung des Polyurethanschaums kann so vorgegan­ gen werden, daß die Polyolmischung zu 0,5 bis 5 Gewichtspro­ zent einen Katalysator aufweist. Mit Hilfe des Katalysators wird die Herstellung des Schaums verbessert. Der Katalysator wird den Reaktionsbestandteilen angepaßt und kann ein Amine- oder ein Metallkatalysator sein.This can be done to produce the polyurethane foam conditions that the polyol mixture to 0.5 to 5 Gew zent has a catalyst. With the help of the catalyst the production of the foam is improved. The catalyst is adapted to the reaction components and can Amine or a metal catalyst.

Es ist möglich, den brandhemmenden Polyurethanschaum da­ durch herzustellen, daß den Reaktionspartnern für die Polyad­ dition schaumbildende Bestandteile zugegeben werden, so daß also beispielsweise CO2 abgespalten wird. Um von dieser Art der Schaumbildung unabhängig zu sein, kann es jedoch vorteil­ haft sein, den Polyurethanschaum so auszubilden, daß er mit 10 bis 25 Gewichtsprozent Treibmittel hergestellt ist, wobei der Isocyanatanteil 35 bis 50 Gewichtsprozent und der Anteil der Polyolmischung 30 bis 45 Gewichtsprozent beträgt. Durch den Einsatz des Treibmittels im Umfang der angegebenen Ge­ wichtsprozente verändern sich die prozentualen Gewichtsantei­ le des Isocyanats und der Polyolmischung, die ohne Vorhanden­ sein eines Treibmittels eingesetzt würden, wie angegeben.It is possible to produce the fire-retardant polyurethane foam by adding foam-forming components to the reactants for the polyaddition, so that, for example, CO 2 is eliminated. In order to be independent of this type of foam formation, however, it can be advantageous to design the polyurethane foam so that it is made with 10 to 25 percent by weight of blowing agent, the isocyanate portion being 35 to 50 percent by weight and the portion of the polyol mixture being 30 to 45 percent by weight . By using the blowing agent to the extent of the stated weight percentages, the percentage by weight of the isocyanate and the polyol mixture that would be used without the presence of a blowing agent change as indicated.

Der Polyurethanschaum kann so ausgebildet werden, daß er vor seiner Anwendung in einer Aerosoldose gelagert ist. Hier handelt es sich um einen stabilen, daß heißt lagerfähigen l-Komponentenschaum, der bei Temperaturen oberhalb des Ge­ frierpunkts und bis zu Raumtemperaturen mehrere Monate lager­ fähig ist.The polyurethane foam can be designed so that it stored in an aerosol can before use. Here it is a stable, that is, storable l component foam, which at temperatures above the Ge freezing point and store for several months at room temperatures is capable.

Das Treibmittel wird entsprechend den Anforderungen an das Aufschäumen ausgewählt. Von bewährten Eigenschaften wird Gebrauch gemacht, wenn als Treibmittel ein Fluorkohlenwasser­ stoff und/oder komprimierte Luft und/oder ein gering entzünd­ liches Alkan-Gasgemisch vorhanden ist. Die vorgenannten Treibmittel sind die vorteilhaftesten. Fluorkohlenwasserstoff hat nicht die Ozonschädlichkeit, wie beispielsweise Fluor­ chlorkohlenwasserstoffe. Komprimierte Luft ist vollkommen um­ weltneutral und preiswert. Gering entzündliche Alkan-Gasgemi­ sche können aus industriell verfügbaren Gasen hergestellt werden.The blowing agent is applied according to the requirements the foaming selected. Proven properties Used when a fluorocarbon is used as the blowing agent substance and / or compressed air and / or a low level of ignition Lich alkane gas mixture is present. The aforementioned  Blowing agents are the most beneficial. Fluorocarbon does not have ozone depletion, such as fluorine chlorinated hydrocarbons. Compressed air is completely gone world neutral and inexpensive. Low flammable alkane gas mixture can be made from industrially available gases will.

Eine Schaumstabilisierung ist in vielen Anwendungsfällen wünschenswert und notwendig. Sie unterstützt die Brandbestän­ digkeit bzw. Formbeständigkeit des Polyurethanschaums, auch für den Brandfall. Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn ein Polysiloxan-Schaumstabilisator vorhanden ist.Foam stabilization is in many applications desirable and necessary. It supports the fire resistance density or dimensional stability of the polyurethane foam, too in case of fire. It is therefore particularly advantageous if a polysiloxane foam stabilizer is available.

Der brandhemmende Polyurethanschaum zeigt ein schwer entflammbares Brandverhalten gemäß DIN 4102 B1. Infolgedessen kann ein bedeutend besserer Brandschutz erreicht werden, als wenn Standardpolyurethanschaum eingesetzt wird. Spezielle An­ wendungen für den schwer entflammbaren Polyurethanschaum sind insbesondere im Baubereich zu finden. Genannt werden bei­ spielsweise
The fire-retardant polyurethane foam shows fire resistance in accordance with DIN 4102 B1. As a result, significantly better fire protection can be achieved than when using standard polyurethane foam. Special applications for the flame retardant polyurethane foam can be found particularly in the construction sector. Are mentioned in example

  • - die Auskleidung zwischen Rahmen und Mauerwerk bei Brand­ schutzverglasungen;- the lining between frame and masonry in the event of fire protective glazing;
  • - die Hinterfüllung von Zargen zwischen Mauerwerk und Holz­ zarge bei Brandschutztüren;- the backfilling of frames between masonry and wood frame for fire doors;
  • - die Hinterfüllung zwischen Mauerwerk und Stahlzargen bei Brandschutztüren mit sowohl herkömmlichen, als auch thermisch getrennten Stahlzargen;- The backfill between masonry and steel frames Fire doors with both conventional and thermal separate steel frames;
  • - die Füllung von Brandschutzfugen unterschiedlicher Breite und Länge in Wänden unterschiedlicher Dicke und unterschied­ licher Materialien des Mauerwerks, wie diverse Betonsorten, leichte Trennwände etc.;- The filling of fire protection joints of different widths and length in walls of different thickness and difference materials of the masonry, such as various types of concrete, light partition walls etc .;
  • - die Erstellung von Kabelschotts;- the creation of cable bulkheads;
  • - das Ausfüllen von Mauerdurchbrüchen generell und Mauer­ durchbrüchen, durch die verlegte Leitungen führen;- Filling out wall openings in general and wall breakthroughs through which cables are laid;
  • - das generelle Ausschäumen von Öffnungen, Hohlräumen und Spalten, die brandhemmend ausgerüstet werden sollen.- the general foaming of openings, cavities and Columns that should be fire-retardant.

Um die beispielsweise genannten Anwendungen durchführen zu können, wird der Schaum unterschiedlich ausgerüstet, näm­ lich beispielsweise durch Einstellung der Viskosität der Mi­ schung oder durch die Anwendung unterschiedlich wirkender Treibmittel oder Treibmechanismen. Der Polyurethanschaum kann in folgenden Systemen angewendet werden:
In order to be able to carry out the applications mentioned, for example, the foam is equipped differently, namely by adjusting the viscosity of the mixture, for example, or by using blowing agents or blowing mechanisms which act differently. The polyurethane foam can be used in the following systems:

  • - 1-Komponentensystem, z. B.:- 1-component system, e.g. B .:
  • - 1-Komponentensystem, feuchtaushärtend, in Aerosolver­ packung, unter Einsatz eines Treibgases, Applizierung mittels einer Dosierpistole oder direkt aus der Verpackung mittels eines Schlauchs.- 1-component system, moisture-curing, in aerosolver pack, using a propellant, application by means of a dispensing gun or directly from the packaging of a hose.
  • - 1 1/2-Komponentensystem, also wie vor, wobei ein Härter zusätzlich eingesetzt wird. Als Härter wird beispielsweise ein kurzkettiges Polyol, wie Diol, angewendet.- 1 1/2 component system, so as before, with a hardener is also used. As a hardener, for example a short chain polyol such as diol is used.
  • - 2-Komponentensystem, z. B. aus Aerosolverpackungen oder mit Kunststoffbehältern.- 2-component system, e.g. B. from aerosol packaging or with plastic containers.

Ein Beispiel für eine Zusammensetzung von Komponenten zur Herstellung eines brandhemmenden Polyurethanschaums wird wie folgt angegeben:
35 bis 50 Gewichtsprozent Isocyanat (Diphenylmethandiisocya­ nat)
30 bis 45 Gewichtsprozent Polyolmischung:
An example of a composition of components for producing a fire retardant polyurethane foam is given as follows:
35 to 50 percent by weight isocyanate (Diphenylmethandiisocya nat)
30 to 45 weight percent polyol blend:

  • a) 10 bis 20 Gewichtsprozent Polyether- und/oder Polyesterpolyol,a) 10 to 20 weight percent polyether and / or Polyester polyol,
  • b) 30 bis 50 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhaltiges Polyetherpolyol, letzteres
    • b1) mit einem Phosphatanteil von 10 bis 20 Gewichtsprozent, oder
    • b2) mit einem Halogenanteil von 30 bis 50 Gewichtsprozent, und
    b) 30 to 50 percent by weight phosphate and / or halogen-containing polyether polyol, the latter
    • b1) with a phosphate content of 10 to 20 percent by weight, or
    • b2) with a halogen content of 30 to 50 percent by weight, and
  • c) 35 bis 65 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhaltiges Trialkylphosphat, letzteres
    • a1) mit einem Phosphatanteil von 5 bis 25 Gewichtsprozent und/oder
    • c2) mit einem Halogenanteil von 25 bis 35 Gewichtsprozent.
    c) 35 to 65 percent by weight phosphate and / or halogen-containing trialkyl phosphate, the latter
    • a1) with a phosphate content of 5 to 25 percent by weight and / or
    • c2) with a halogen content of 25 to 35 percent by weight.
  • d) 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Polysiloxan-Schaum­ stabilisator.d) 0.5 to 10 weight percent polysiloxane foam stabilizer.
  • e) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Aminekatalysator.e) 0.5 to 5 weight percent amine catalyst.

10 bis 25 Gewichtsprozent Treibmittel, nämlich Fluorkohlen­ wasserstoff, insbesondere 1,1,1,2-Tetrafluorethan.10 to 25 percent by weight of blowing agent, namely fluorocarbon hydrogen, especially 1,1,1,2-tetrafluoroethane.

Der vorstehend beispielsweise beschriebene Polyurethan­ schaum befindet sich als Prepolymer in einer Aerosoldose, die mit einer Dosierpistole zu bedienen ist, oder aus der das Prepolymer mittels Schlauch direkt angewendet wird.The polyurethane described above, for example As a prepolymer, foam is contained in an aerosol can can be operated with a dosing gun, or from which Prepolymer is applied directly using a hose.

Claims (8)

1. Brandhemmender Polyurethanschaum, basierend auf Polyolen und Isocyanaten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum zu
40 bis 65 Gewichtsprozent aus einem Isocyanat und zu
35 bis 55 Gewichtsprozent aus einer Polyolmischung her­ gestellt ist, die sich folgendermaßen zusam­ mensetzt:
  • a) 10 bis 20 Gewichtsprozent Polyether- und/oder Polyesterpolyol,
  • b) 30 bis 50 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhaltiges Polyetherpolyol, letzteres
    • b1) mit einem Phosphatanteil von 10 bis 20 Gewichtsprozent, bedarfsweise er­ gänzt mit einem Halogenanteil von 15 bis 35 Gewichtsprozent, oder
    • b2) mit einem Halogenanteil von 30 bis 50 Gewichtsprozent, und
  • c) 35 bis 65 Gewichtsprozent phosphat- und/oder halogenhaltiger Weichmacher, letzte­ rer
    • c1) mit einem Phosphatanteil von 5 bis 25 Gewichtsprozent und/oder
    • c2) mit einem Halogenanteil von 25 bis 35 Gewichtsprozent.
1. Fire-retardant polyurethane foam based on polyols and isocyanates, characterized in that the foam
40 to 65 weight percent of an isocyanate and
35 to 55 percent by weight is made from a polyol mixture, which is composed as follows:
  • a) 10 to 20 percent by weight of polyether and / or polyester polyol,
  • b) 30 to 50 percent by weight phosphate and / or halogen-containing polyether polyol, the latter
    • b1) with a phosphate content of 10 to 20 percent by weight, if necessary it complements with a halogen content of 15 to 35 percent by weight, or
    • b2) with a halogen content of 30 to 50 percent by weight, and
  • c) 35 to 65 weight percent phosphate and / or halogenated plasticizer, last rer
    • c1) with a phosphate content of 5 to 25 percent by weight and / or
    • c2) with a halogen content of 25 to 35 percent by weight.
2. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Isocyanat ein Diphenylmethandiisocya­ nat ist.2. Polyurethane foam according to claim 1, characterized records that the isocyanate is a diphenylmethane diisocya is natural. 3. Polyurethanschaum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Weichmacher Trialkylphosphat ist. 3. polyurethane foam according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the plasticizer is trialkyl phosphate is.   4. Polyurethanschaum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Polyolmischung zu 0,5 bis 5 Gewichtsprozent einen Katalysator aufweist.4. Polyurethane foam according to one of claims 1 to 3, there characterized in that the polyol mixture to 0.5 has up to 5 percent by weight of a catalyst. 5. Polyurethanschaum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß er mit 10 bis 25 Gewichts­ prozent Treibmittel hergestellt ist, wobei der Isocya­ natanteil 35 bis 50 Gewichtsprozent und der Anteil der Polyolmischung 30 bis 45 Gewichtsprozent beträgt.5. Polyurethane foam according to one of claims 1 to 4, there characterized in that he has 10 to 25 weight percent propellant is made, the Isocya nat Share 35 to 50 percent by weight and the share of Polyol mixture is 30 to 45 weight percent. 6. Polyurethanschaum nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er vor seiner Anwendung in einer Aerosol­ dose gelagert ist.6. polyurethane foam according to claim 5, characterized records that it is in an aerosol before use can is stored. 7. Polyurethanschaum nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Treibmittel ein Fluorkohlenwas­ serstoff und/oder komprimierte Luft und/oder ein gering entzündliches Alkan-Gasgemisch vorhanden ist.7. polyurethane foam according to claim 5 or 6, characterized ge indicates that a fluorocarbon was used as the blowing agent hydrogen and / or compressed air and / or a low flammable alkane gas mixture is present. 8. Polyurethanschaum nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Polysiloxan-Schaumsta­ bilisator vorhanden ist.8. polyurethane foam according to any one of claims 5 to 7, there characterized in that a polysiloxane foam bilizer is present.
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