DE3732200C2

DE3732200C2 -

Info

Publication number: DE3732200C2
Application number: DE19873732200
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. 8940 Memmingen De Heitmann; Sabine Dipl.-Ing. 8941 Buxheim De Buhrig; Heinrich Dr. 4047 Dormagen De Bormann
Original assignee: Metzeler Schaum GmbH
Current assignee: Metzeler Schaum GmbH
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1989-07-06
Also published as: DE3732200A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines flammhemmend ausgerüsteten, offenzelligen Polyurethan-Schaumstoffs, bei dem eine Schaumstoffbahn im komprimierten Zustand in ein Imprägnierbad mit einem Feststoffe enthaltenden organischen Bindersystem geführt und unter Entlastung homogen getränkt und anschließend getrocknet wird.The invention relates to a method for producing a flame-retardant, open-cell polyurethane foam, in which a foam web in the compressed state in an impregnation bath with an organic binder system containing solids led and soaked homogeneously with relief and then dried becomes.

Ein derartiges Tränkverfahren ist aus der DE-OS 14 71 296 bekannt. Dabei sollen jedoch Schaumkunststoffe derart imprägniert werden, daß anschließend annähernd starre Platten für Isolierzwecke, insbesondere zur Wärmeisolierung und Schalldämmung erhalten werden. Eine anschließende Flexibilität und Elastizität ist dabei nicht gefordert.Such an impregnation process is known from DE-OS 14 71 296. However, foam plastics should be impregnated in such a way that then approximately rigid plates for insulation purposes, in particular for thermal insulation and sound insulation. A subsequent flexibility and elasticity are not required.

Darüber hinaus ist ein ähnliches Verfahren mit einer entsprechenden Imprägnierlösung aus der DE-OS 27 54 313 bekannt, wobei nach Imprägnierung des Schaumstoffes dieser anschließend bei einer Temperatur von etwa 100°C oder wenig darüber getrocknet werden soll. Bei dieser Temperatur soll dabei die thermische Belastung des Schaumstoffs bei der Vernetzung sehr klein gehalten werden, wodurch sich darüber hinaus noch die erforderliche Zeit für die Vernetzung verkürzen soll.It is also a similar procedure with a corresponding one Impregnation solution known from DE-OS 27 54 313, after impregnation the foam then at a temperature of about 100 ° C or a little above. At this Temperature should be the thermal load on the foam in networking are kept very small, which makes it more shorten the time required for networking should.

Ein auf diese Weise imprägnierter und getrockneter Schaumstoff weist jedoch sehr schlechte physikalische Werte auf, wobei insbesondere die Dauergebrauchseigenschaften in Form beispielsweise des Druckverformungsrestes sehr schlecht sind und damit ein solcher Schaumstoff als nicht brennbarer Polsterwerkstoff nicht eingesetzt werden kann.A foam impregnated and dried in this way however, has very poor physical values, particularly the long-term use properties in the form of, for example, the Compression set are very bad and therefore one Foam is not used as a non-combustible upholstery material can be.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein schwerentflammbarer Schaumstoff geschaffen werden kann, dessen physikalischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Dehnung gegenüber der ursprünglichen Schaumstoffmatrix kaum verändert sind und der darüber hinaus optimale Dauergebrauchseigenschaften aufweist.The invention is based on the object of a method specify with which a flame retardant foam is created its physical properties such as tensile strength and elongation over the original foam matrix are hardly changed and the optimal long-term use properties having.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Imprägnierbad für die 5 bis 50 mm dicke Schaumstoffbahn karboxylgruppenhaltigen Latex und Zinksalz einer Polymetaborsäure und/oder Aluminiumhydroxid enthält und daß die getränkte Schaumstoffbahn nach Verlassen des Imprägnierbades unter erneuter Komprimierung auf einen vorgegebenen Imprägniergehalt ausgepreßt wird, und daß die so imprägnierte Bahn unter Hindurchsaugen von Heißluft unter einer von 70°C auf maximal 170°C ansteigenden Temperatur über einen Zeitraum von mindestens 5 Minuten getrocknet wird.To solve this problem is based on the above State of the art provided according to the invention that the impregnating bath for the 5 to 50 mm thick foam sheet containing carboxyl groups Latex and zinc salt of a polymetaboric acid and / or aluminum hydroxide contains and that the soaked foam sheet after leaving of the impregnation bath with renewed compression to a predetermined one Impregnation content is squeezed out, and that the impregnated in this way Web by sucking hot air under one of 70 ° C maximum 170 ° C rising temperature over a period of at least Is dried for 5 minutes.

Durch ein derartiges Verfahren ist einmal eine optimale und homogene Tränkung des Schaumstoffs möglich, so daß damit ein homogenes Brandverhalten erhalten wird. Da rüber hinaus werden durch die schonende Trocknung bei einer relativ hohen Temperatur, die entgegen herkömmlicher Meinung keine Schädigung des Schaumstoffs selbst bewirkt, physikalische Eigenschaften des getränkten Schaumstoffs erhalten, die mindestens denen der ungetränkten Schaumstoffmatrix entsprechen.Such a process is optimal and homogeneous Impregnation of the foam possible, so that a homogeneous Fire behavior is preserved. Be over there by gentle Drying at a relatively high temperature, the opposite conventional opinion no damage to the foam itself causes physical properties of the soaked foam get at least those of the unimpregnated foam matrix correspond.

Zweckmäßigerweise erfolgt dabei die Trocknung der imprägnierten Schaumstoffbahn in mindestens 3 Zonen stufenförmig ansteigender Temperatur. The impregnated material is expediently dried Foam sheeting gradually increasing in at least 3 zones Temperature.

Die Temperaturführung bei der Trocknung über die Schichtdicke der imprägnierten Schaumstoffbahn wird zweckmäßigerweise dadurch konstant gehalten, daß die Trocknung selbst mittels mehrerer rotierender, im Innern mit Unterdruck beaufschlagter Siebtrommeln er folgt, über die die getränkte Schaumstoffbahn unter wechselseitiger Umschlingung geführt wird.The temperature control during drying over the layer thickness of the impregnated foam sheet is expediently constant held that the drying itself by means of several rotating, in the Inside the sieve drums pressurized with vacuum follows, over which the soaked foam sheet below mutual wrap is performed.

Zweckmäßigerweise werden dabei mindestens drei Sieb trommeln hintereinander geschaltet.At least three sieves are expediently used drums connected in series.

Für eine Tränkung ohne Lufteinschluß ist es ferner zweckmäßig, wenn das Imprägnierbad bis zur Höhe des Quetschspaltes der ersten Komprimierstufe mit Impräg nierflüssigkeit gefüllt wird.It is also suitable for impregnation without air useful if the impregnation bath up to the level of Pinch gap of the first compression stage with impregnation kidney fluid is filled.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung näher erläutert.Based on a schematic drawing are structure and Operation of an embodiment according to the Invention explained in more detail.

Dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch eine Imprägnieranlage mit nachgeschalteter Trocknungs anlage für eine durchlaufende Schaumstoffbahn.The only figure shows a longitudinal section through an impregnation system with downstream drying system for a continuous foam sheet.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, läuft nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schaumstoffbahn 1 in einer Stärke von etwa 30 mm und einer Breite von 1 bis 2 m von einer Vorratsrolle 2 zunächst zu den Walzen 3 und 4, die in einem Imprägnierbad 5 angeordnet sind. Zwischen diesen Walzen 3 und 4 wird die Schaumstoffbahn 1 vollständig komprimiert, so daß alle Luft aus der Bahn herausgedrängt ist. Die Imprägnierwanne 5 ist dabei mit einer Imprägnierflüssigkeit 6 mindestens bis zur Höhe des Komprimierspaltes 7 der Walzen 3 und 4 gefüllt.As can be seen from the drawing, according to the illustrated embodiment, a foam web 1 with a thickness of approximately 30 mm and a width of 1 to 2 m runs from a supply roll 2 first to the rollers 3 and 4 , which are arranged in an impregnation bath 5 . The foam web 1 is completely compressed between these rollers 3 and 4 , so that all air is forced out of the web. The impregnation trough 5 is filled with an impregnation liquid 6 at least up to the height of the compression gap 7 of the rollers 3 and 4 .

Als Imprägnierflüssigkeit dient zweckmäßigerweise eine homogene Mischung aus carboxyliertem Chloroprenlatex und einem Zinkborat und/oder Aluminiumhydroxid, wobei sich die Verwendung von Tetrazinkdodecaborat-Heptahydrat als besonders zweckmäßig erwiesen hat, wie noch später im einzelnen erläutert wird.A is expediently used as the impregnating liquid homogeneous mixture of carboxylated chloroprene latex and a zinc borate and / or aluminum hydroxide, wherein the use of tetrazinc dodecaborate heptahydrate has proven to be particularly useful, as later is explained in detail.

Nach Komprimieren der Schaumstoffbahn 1 in dem Walzen spalt 7 entspannt sich anschließend die Schaumstoffbahn innerhalb des Impränierbades und füllt sich damit zu 100% seines Fassungsvermögens.After compressing the foam sheet 1 in the roll nip 7 , the foam sheet relaxes within the impregnating bath and fills up to 100% of its capacity.

Um die Schaumstoffbahn zu 100% zu füllen, muß sie vorher auf ihre minimale Dicke gequetscht und voll ent lüftet werden, damit sich eine homogene Beladung ergibt. Diese homogene Beladung ist auch wesentlich, um über flüssiges Imprägniermittel in einer vorgegebenen Menge allein durch Einstellung des entsprechenden Walzen spaltes an den Quetschwalzen 8 und 9 auspressen zu können. Nur durch eine derartig homogene Endbeladung des Schaumstoffes kann damit auch ein homogenes Brand verhalten erhalten werden. Mit einem derartigen Verfah renschritt sind damit Imprägnierungen mit einer maxi malen Abweichung von 2 kg/m³ Schaumstoff möglich, wobei die Imprägnierung selbst bis zu 150 kg/m³ betragen kann.In order to fill the foam sheet 100%, it must first be squeezed to its minimum thickness and fully vented so that a homogeneous loading results. This homogeneous loading is also essential in order to be able to squeeze the liquid from the squeeze rollers 8 and 9 using liquid impregnating agent in a predetermined amount simply by adjusting the corresponding roller gap. Only with such a homogeneous final loading of the foam can a homogeneous fire behavior be obtained. With such a procedural step impregnations with a maximum deviation of 2 kg / m ^{3 of} foam are possible, the impregnation itself being up to 150 kg / m ³ .

Die Vorkomprimierung der Schaumstoffbahn 1 zwischen den Walzen 3 und 4 hat aber darüber hinaus noch einen wei teren Vorteil, da durch die Luftfreiheit der gequetsch ten Schaumstoffbahn ein Aufschäumen des Tränkbades verhindert wird. Wenn man nämlich eine Schaumstoffbahn unmittelbar einem Tränkbad zuführt, entsteht durch die aus der Schaumstoffbahn aufsteigenden Luftblasen eine Schaumbildung im Tränkbad, die auch mit Entschaumungs mitteln nur sehr unzureichend zu unterbinden ist. Da darüber hinaus durch die im Tränkbad aufsteigende Luft ein erheblicher Viskositätsanstieg des Tränkbades er folgt, wird dann auch eine nachfolgende Tränkung prak tisch unmöglich. The pre-compression of the foam sheet 1 between the rollers 3 and 4 also has a further advantage, since foaming of the drinking bath is prevented by the absence of air in the squeezed foam sheet. If you feed a foam sheet directly to a soaking bath, the air bubbles rising from the foam sheet create a foam in the soaking bath, which can only be inadequately prevented with defoaming agents. In addition, since the air rising in the drinking bath leads to a considerable increase in the viscosity of the drinking bath, subsequent impregnation is then practically impossible.

Wie bereits ausgeführt, wird am Ende des Tränkbades 5 die Schaumstoffbahn 1 nochmals durch 2 Quetschwalzen 8 und 9 geführt, in denen überflüssiges Imprägniermittel ausgequetscht wird, so daß die Schaumstoffbahn dann nur noch die vorgegebene Menge Imprägniermittel enthält.As already stated, at the end of the impregnating bath 5, the foam web 1 is again passed through 2 squeeze rollers 8 and 9 , in which superfluous impregnating agent is squeezed out, so that the foam web then only contains the predetermined amount of impregnating agent.

Anschließend erfolgt eine Trocknung der so getränkten Schaumstoffbahn in einer Trockenstrecke 10, der noch ein Flachtrockner 11 zur Oberflächentrocknung vorge schaltet sein kann. Diese Trockenstrecke 10 weist meh rere rotierend angetriebene Siebtrommeln 12, 13 und 14 auf, deren Inneres mit Unterdruck beaufschlagt ist, wobei von außen her Heißluft durch die Schaumstoffbahn 1 hindurch in das Trommelinnere gesaugt wird.This is followed by drying of the soaked foam sheet in a drying section 10 , which can also be pre-switched to a flat dryer 11 for surface drying. This drying section 10 has a plurality of rotating driven sieve drums 12 , 13 and 14 , the interior of which is subjected to negative pressure, with hot air being sucked in from the outside through the foam web 1 into the drum interior.

Wesentlich für die erreichbaren Eigenschaften der fer tiggetränkten und getrockneten Schaumstoffbahn sind dabei Temperaturhöhe, Temperaturverlauf und Verweil dauer der Schaumstoffbahn 1 innerhalb dieser Trocken strecke 10.Essential for the achievable properties of the pre-soaked and dried foam sheet are temperature level, temperature profile and dwell time of the foam sheet 1 within this drying section 10 .

Zweckmäßig ist dabei eine stufenförmig ansteigende Temperatur der durch die einzelnen Siebtrommeln 12, 13 und 14 gesaugten Heißluft, um insbesondere eine scho nende Trocknung und eine vollständige Vernetzung des organischen Binders in Form des carboxylierten Chloro prenlatexes zu gewährleisten.A step-wise increasing temperature of the hot air sucked through the individual sieve drums 12 , 13 and 14 is expedient, in particular to ensure gentle drying and complete crosslinking of the organic binder in the form of the carboxylated chloroprene latex.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Heißlufttemperatur an der Siebtrommel 12 mindestens 70°C. An der letzten Siebtrommel 14 liegt die Tempera tur der Heißluft maximal bei 170°C, wobei mindestens 130°C erreicht werden sollten, während sie bei der mittleren Siebtrommel 13 auf einen Mittelwert zwischen diesen beiden Temperaturen liegen sollte. In the illustrated embodiment, the hot air temperature on the screen drum 12 is at least 70 ° C. At the last sieve drum 14 , the temperature of the hot air is a maximum of 170 ° C, at least 130 ° C should be reached, while it should be at an average between these two temperatures in the middle sieve drum 13 .

Die Verweilzeit der Schaumstoffbahn 1 in der Trocken strecke 10 sollte dabei mindestens 5 Minuten betragen, um eine ausreichende Trocknung bei entsprechendem scho nendem Temperaturanstieg zu gewährleisten.The residence time of the foam sheet 1 in the drying section 10 should be at least 5 minutes in order to ensure adequate drying with a corresponding temperature rise.

Bei dem dargestellten Ausführungbeispiel sind in der Trockenstrecke 10 drei Siebtrommeln 12, 13 und 14 vor gesehen. Es ist aber auch möglich, eine größere Anzahl von Siebtrommeln hintereinander zu schalten, wobei jeweils mehrere Trommeln zu einer Temperaturstufe zu sammengefaßt werden können, um damit die Verweilzeit entsprechend zu erhöhen.In the illustrated embodiment, three sieve drums 12 , 13 and 14 are seen in the drying section 10 before. However, it is also possible to connect a larger number of sieve drums in series, it being possible for a plurality of drums to be combined to form a temperature level in order to increase the dwell time accordingly.

Nach Durchlauf der Trockenstrecke 10 wird dann die fertig imprägnierte und getrocknete Schaumstoffbahn auf einer entsprechenden Rolle 15 aufgerollt und ist damit für den jeweiligen Anwendungszweck verwendungsfähig.After passing through the drying section 10 , the completely impregnated and dried foam sheet is then rolled up on a corresponding roll 15 and is therefore usable for the respective application.

Bezüglich des Trocknungsverlaufs und der Trocknungstem peratur hat es sich gezeigt, daß eine Trockentemperatur von beispielsweise 100°C, wie in der DE-OS 27 54 313 angegeben, zu einer nicht ausreichenden Vernetzung des Latex führt, so daß damit schlechte physikalische Werte mit insbesondere einem hohen Druckverformungsrest und mit schlechte Gebrauchseigenschaften des getrockneten Schaumstoffes bewirkt werden.Regarding the drying process and the drying temperature temperature, it has been shown that a drying temperature of, for example, 100 ° C, as in DE-OS 27 54 313 specified, for insufficient networking of the Latex leads to poor physical values with in particular a high compression set and with poor usability of the dried Foam can be effected.

Wenn statt dessen die Heißlufttemperatur schon in der ersten Stufe auf 150°C erhöht wird, ergibt sich eben falls eine Untervernetzung, jedoch jetzt wegen eines zu schnellen Wasserentzuges und eines schockartigen Trock nens.If instead the hot air temperature is already in the is increased to 150 ° C in the first stage if sub-networking, but now because of one too rapid dehydration and a shock-like dryness nens.

Es seien hierzu zum Vergleich für unterschiedliche Troc kentemperaturen die ermittelten Druckverformungsreste angegeben. Let us compare this for different Troc the determined compression set specified.

Bei einer Trocknungstemperatur von nur 90°C lag der Druckverformungsrest über 40%, während er bei einer Schocktrocknung von 150°C 20 bis 30% betrug. Ledig lich bei einer schonenden Trocknung nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren betrug der Druckverformungsrest nur noch 6 bis 8% und lag damit nur geringfügig unter dem der nicht imprägnierten Schaummatrix.The drying temperature was only 90 ° C Compression set over 40% while at one Shock drying at 150 ° C was 20 to 30%. Single Lich with gentle drying after the invent The method according to the invention was the compression set only 6 to 8% and was therefore only slightly below that of the non-impregnated foam matrix.

Darüber hinaus lagen die übrigen physikalischen Eigen schaften wie Zugfestigkeit und Dehnung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren imprägnierten und getrock neten Schaumstoffs mindestens im Bereich der Werte der ursprünglichen Schaumstoffmatrix, während die Dauer gebrauchseigenschaften optimiert werden konnten.In addition, the other physical properties properties such as tensile strength and elongation after Process impregnated and dried according to the invention neten foam at least in the range of the values original foam matrix during the duration usage properties could be optimized.

Claims

1. A process for producing a flame-retardant, open-celled polyurethane foam, in which a foam web in the compressed state is guided into an impregnation bath with an organic binder system containing solids and is homogeneously impregnated with relief and then dried, characterized in that the impregnation bath for the 5th up to 50 mm thick foam sheet containing carboxyl group-containing latex and interest salt of a polymetoric acid and / or aluminum hydroxide, and that after the impregnation bath and after leaving the impregnation bath, the foam sheet is squeezed out again to a predetermined impregnation content, and that the so impregnated sheet under suction of hot air under one drying from 70 ° C to a maximum of 170 ° C over a period of at least 5 minutes.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Drying the impregnated foam sheet in at least 3 Zones of gradually increasing temperature follow.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature control during drying over the layer thickness the impregnated foam sheet kept constant is that drying by means of several rotating, inside sieve drums acted upon by vacuum, via which the impregnated foam sheet with mutual wrapping to be led.

4. The method according to claim 3, characterized in that at least three sieve drums are formed in a row be tested.

5. The method according to claim 1, characterized in that the impregnation bath up to the height of the nip the first compression stage with impregnation liquid is filled.