DE3732239A1

DE3732239A1 - Verfahren zur herstellung von schwerentflammbaren, nicht-schmelzenden polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE3732239A1
Application number: DE19873732239
Authority: DE
Inventors: Heinz-Gerd Nonnenbruch; Heinrich Dr Bormann; Ulrich Dr Heitmann
Original assignee: Bayer AG; Metzeler Schaum GmbH
Current assignee: Bayer AG; Metzeler Schaum GmbH
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1989-04-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren Polyurethanschaumstoffen durch Imprägnierungen mit einer Mischung aus einem Carboxylgruppen-haltigen Polychloroprenlatex, einem Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid und Vernetzung des Latex mit Zinkoxid.

Es ist bereits bekannt, die Entflammbarkeit von Schaumstoffen durch Behandeln mit vulkanisierbaren Elastomerlatices herabzusetzen. Die Vulkanisation erfolgt in üblicher Weise mit Schwefel unter Zusatz der bekannten schwefelhaltigen Vulkanisationsbeschleuniger. Nachteilig ist die verhältnismäßig lange Vulkanisationsdauer bei hoher Vulkanisationstemperatur, die zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des Schaumstoffs führen kann. Es hat sich auch gezeigt, daß die Verringerung der Entflammbarkeit durch schwefelvernetzte Elastomerlatices nicht in allen Fällen zufriedenstellend ist.

In der DOS 26 49 222 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem anorganische flammhemmende Zusätze wie Magnesiumcarbonat oder Aluminiumoxidhydrat mit Hilfe von Elastomerlatices in einen Schaumstoff eingebracht werden, um ihn schwerer entflammbar zu machen. Auch bei diesem Verfahren werden nach der Imprägnierung des Schaumstoffs die Latices mit Schwefel vernetzt, was mit den oben erwähnten Nachteilen verbunden ist.

Es wurde nun gefunden, daß schwer entflammbare Polyurethanschaumstoffe erhalten werden, wenn diese mit einer Mischung aus einem Carboxylgruppen-haltigen Polychloroprenlatex, einem Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid imprägniert werden und der Latex mit Zinkoxid vernetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbarem Polyurethanschaumstoffen durch Imprägnieren mit einer Mischung aus einem vernetzbaren Elastomerlatex und einem flammhemmenden Additiv, dadurch gekennzeichnet, daß man einen offenzelligen Polyurethanschaumstoff mit einer Mischung aus einem Carboxylgruppen-haltigen Polychloroprenlatex, einem Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid imprägniert, wobei vor dem Imprägnieren der Latex mit Zinkoxid als Vernetzer versetzt worden ist.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß der Polyurethanschaumstoff eine Porenzahl von 10-14/cm, eine Luftdurchlässigkeit von 50-150 l/min und ein Raumgewicht von 18-60 kg/m³ aufweist und ferner, daß er mit der 0,01- bis 8fachen Menge der Mischung, berechnet als Feststoff, imprägniert wird.

Vorzugsweise enthält die o. g. Mischung 7,5-30 Gew.-Teile Zinkoxid, bezogen auf 100 Gew.-Teile Latextrockensubstanz.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch, daß zur Vernetzung des Polychloroprenlatex pro Mol Carboxylgruppen 1 bis 3 Mol Zinkoxid verwendet werden.

Mit Vorteil wird gemäß Erfindung ein Polychloropren mit 2 bis 6 Mol-% einpolymerisierten Einheiten von Acrylsäure oder Methacrylsäure verwendet sowie dem Polychloroprenlatex 5-30 Gew.-% Aluminiumhydroxid zugesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen schwerentflammbaren, nicht-schmelzenden Polyurethanschaumstoffe bei der Herstellung von Fahrzeug- und Flugzeugsitzen.

Die zur Imprägnierung geeigneten Carboxylgruppen-haltigen Chloroprenpolymeren sind Copolymere aus Chloropren, Acrylsäure und/oder Methacrylsäure. Sie enthalten 1 bis 7, vorzugsweise 2 bis 6, Gew.-% an einpolymerisierten Carbonsäureeinheiten. Diese Elastomeren werden in Form ihrer Latices mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 70, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-% eingesetzt. Daneben können die Latices geringe Mengen üblicher Zusätze wie z. B. Methylcellulose enthalten.

Zur Herstellung der für die Imprägnierung geeigneten Mischung wird in einen derartigen Polychloroprenlatex etwa die 1- bis 5fache, bevorzugt die 1- bis 2fache, Gewichtsmenge, bezogen auf den Feststoffgehalt des Latex, an einem Zinksalz einer Polymetaborsäure eingearbeitet. Als Zinksalz einer Polymetaborsäure kommen alle bekannten Verbindungen erfindungsgemäß in Frage, jedoch ist Zn₄B₁₂O₂₂ · 7 H₂O bevorzugt. Um die Einarbeitung des Zinkborats zu erleichtern und die Stabilität des Latex zu erhalten, werden dabei im allgemeinen 5 bis 10 Gew.-% geeigneter oberflächenaktiver Substanzen, wie z. B. äthoxylierte Alkylphenole und/oder sulfonierte Netzmittel wie Alkylsulfonate mitverwendet. Um eine zu starke Schaumbildung zu vermeiden, können außerdem Silikonölemulsionen zugesetzt werden.

Zusätzlich zum Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid können dem Latex auch noch andere flammhemmende Verbindungen, z. B. Halogenkohlenwasserstoffe, wie Pentabromtoluol und/oder Antimontrioxid in Mengen von 5 bis 30 Gew.-% zugesetzt werden. Antimontrioxid ist besonders geeignet, die flammhemmende Wirkung des Gemischs aus Polychloropren, dem Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid zu verstärken.

Als weiteren Bestandteil enthält die Imprägnierungsmischung Zinkoxid, das z. T. als Vernetzer für das Elastomere dient. Der Vernetzer ist in der Mischung in der Regel in einer Menge von 1 bis 3 Mol, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 Mol, enthalten, bezogen auf 1 Mol Carboxylgruppen des Polychloroprens. Insgesamt enthält die Mischung 5-40, bevorzugt 7,5-30 Gew.-Teile Zinkoxid, bezogen auf 100 Gew.-Teile Latextrockensubstanz.

Außer den bisher genannten Bestandteilen der Mischung kann diese noch weitere Zusätze wie z. B. Pigmente oder Alterungsschutzmittel enthalten. Selbstverständlich müssen die Bestandteile der Mischung insgesamt miteinander verträglich sein und dürfen sich in ihrer Wirkung nicht beeinträchtigen.

Die zu imprägnierenden offenzelligen Polyurethanschaumstoffe weisen vorzugsweise eine Porenzahl von 10-14/cm, eine Luftdurchlässigkeit von 50-150 l/min und ein Raumgewicht von 18-60 kg/m³ auf. Zu ihrer Herstellung werden in an sich bekannter Weise folgende Komponenten umgesetzt:

1. Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise solche der Formel Q (NCO)_nin der vorzugsweise
n = 2-4, vorzugsweise 2, und
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2-18, vorzugsweise 6-10 C-Atomen,
einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4-15, vorzugsweise 5-10 C-Atomen,
einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8-15, vorzugsweise 8-13 C-Atomen,
vorzugsweise aber
einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6-15, vorzugsweise 6-13 C-Atomenbedeutet, z. B. 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4′- und/oder -4,4′-diisocyanat oder Naphthylen-1,5-diisocyanat.
Ferner kommen beispielsweise erfindungsgemäß in Frage:
Triphenylmethan-4,4′,4′′-triisocyanat, Polyphenylpolymethylen-Polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten und z. B. in den GB-PS 8 74 430 und 8 48 671 beschrieben werden.
Es ist auch möglich, die bei der technischen Isocyanatherstellung anfallenden Isocyanatgruppen aufweisenden Destillationsrückstände, gegebenenfalls gelöst in einem oder mehreren der vorgenannten Polyisocyanate, einzusetzen. Ferner ist es möglich, beliebige Mischungen der vorgenannten Polyisocyanate zu verwenden.
Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen aromatischen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDI"), Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate ("modifizierte Polyisocyanate"), die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat bzw. vom 4,4′- und/oder 2,4′-Diphenylmethandiisocyanat ableiten.
2. Ausgangskomponenten sind ferner Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht in der Regel von 400-10 000. Hierunter versteht man neben Aminogruppen, Thiolgruppen oder Carboxylgruppen aufweisenden Verbindungen vorzugsweise Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, insbesondere zwei bis acht Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, speziell solche vom Molekulargewicht 1000 bis 5000, vorzugsweise 800 bis 3000, z. B. mindestens zwei, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 4, Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, Polyether, Polythioether, Polyacetale, Polycarbonate und Polyesteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt sind, und wie sie z. B. in der DE-OS 34 30 285 auf den Seiten 10-18 ausführlich beschrieben werden. Mischungen derartiger Verbindungen können verwendet werden.
3. Gegebenenfalls sind weitere Ausgangskomponenten Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 32 bis 399. Auch in diesem Fall versteht man hierunter Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Carboxylgruppen aufweisende Verbindungen, vorzugsweise Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen aufweisende Verbindungen, die als Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel dienen. Diese Verbindungen weisen in der Regel 2 bis 8 vorzugsweise 2 bis 4, gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige Wasserstoffatome auf.
Auch in diesem Fall können Mischungen von verschiedenen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 32 bis 399 verwendet werden.
Beispiele für derartige Verbindungen werden z. B. in der DE-OS 34 30 285 auf den Seiten 19-23 ausführlich beschrieben.
4. Als Treibmittel werden verwendet:
Wasser und/oder leicht flüchtige anorganische oder organische Substanzen. Als organische Treibmittel kommen z. B. Aceton, Ethylacetat, halogensubstituierte Alkane wie Monofluortrichlormethan, Chlordifluormethan, Dichlordifluormethan; als anorganische Treibmittel z. B. Luft, CO₂ oder N₂O, in Frage. Eine Treibwirkung kann auch durch Zusatz von bei Temperaturen über Raumtemperatur unter Abspaltung von Gasen, beispielsweise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z. B. Azoverbindungen wie Azodicarbonamid oder Azoisobuttersäurenitril, erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 108 und 109, 453 bis 455 und 507 bis 510 beschrieben.
5. Gegebenenfalls werden als Hilfs- und Zusatzmittel mitverwendet:
- a) Katalysatoren der an sich bekannten Art, z. B. tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, N-Methylmorpholin, N-Ethyl-morpholin, N,N,N′,N′-Tetramethyl-ethylendiamin, Pentamethyl-diethylen-triamin und höhere Homologe (DE-OS 26 24 527 und 26 24 528), 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N′-dimethylaminoethylpiperazin, Bis-(dimethylaminoalkyl)-piperazine, (DE-OS 26 36 787), N,N-Dimethylbenzylamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N-Diethylbenzylamin, Bis-(N,N-diethylaminoethyl)adipat, N,N,N′,N′-Tetramethyl-1,3-butandiamin, N,N-Dimethyl-β-phenylethylamin, 1,2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol, monocyclische und bicyclische Amidine (DE-OS 17 20 633), Bis-(dialkylamino)alkyl-ether (US-PS 33 30 782, DE-AS 0 30 588, DE-OS 18 04 361 und 26 18 280) sowie Amidgruppen (vorzugsweise Formamidgruppen) aufweisende tertiäre Amine gemäß den DE-OS 25 23 633 und 27 32 292. Als Katalysatoren kommen auch an sich bekannte Mannichbasen aus sekundären Aminen, wie Dimethylamin, und Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, oder Ketonen wie Aceton, und Phenolen in Frage.
  Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoffatome aufweisende tertiäre Amine als Katalysator sind z. B. Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diethanolamin, N-Ethyl-Diethanolamin, N,N-Dimethyl-ethanolamin, deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden wie Propylenoxid und/oder Ethylenoxid sowie sekundärtertiäre Amine gemäß DE-OS 27 32 292.
  Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungen, wie sie z. B. in der DE-PS 12 29 290 (entsprechend der US-PS 36 20 984) beschrieben sind, in Frage, z. B. 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin und 1,3-Diethylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan.
  Als Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige Basen wie Tetraalkylammoniumhydroxide, ferner Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid, Alkaliphenolate wie Natriumphenolat oder Alkalialkoholate wie Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotriazine können als Katalysatoren eingesetzt werden (DE-OS 17 69 043), sowie Amidgruppen (vorzugsweise Formamidgruppen) aufweisende tertiäre Amine gemäß den DE-OS 25 23 633 und 27 32 292). Als Katalysatoren kommen auch an sich bekannte Mannichbasen aus sekundären Aminen, wie Dimethylamin und Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, oder Ketonen wie Aceton, und Phenolen in Frage.
  Erfindungsgemäß können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen, als Katalysatoren, verwendet werden. Als organische Zinnverbindungen kommen neben schwefelhaltigen Verbindungen wie Di-n-octyl-zinn-mercaptid (DE-AS 17 69 367; US-PS 36 45 927) vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie Zinn(II)-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-ethylhexoat und Zinn(II)-laurat und Zinn(IV)-Verbindungen, z. B. Di-butylzinndilaurat in Betracht.
  Selbstverständlich können alle obengenannten Katalysatoren als Gemische eingesetzt werden.
  Weitere Vertreter von erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 96 bis 102 beschrieben.
  Die Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge zwischen etwa 0,001 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Polyisocyanat, eingesetzt.
- b) Oberflächenaktive Zusatzstoffe, wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren. Als Emulgatoren kommen z. B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfonaten oder Salze von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures Diethylamin oder stearinsaures Diethanolamin in Frage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecylbenzolsulfonsäure oder Dinaphthylmethandisulfonsäure oder von Fettsäuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet werden.
  Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem Polyethersiloxane, speziell wasserlösliche Vertreter, in Frage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copolymerisat aus Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z. B. in den US-PS 28 34 748, 29 17 480 und 36 29 308 beschrieben. Von besonderem Interesse sind vielfach über Allophanatgruppen verzweigte Polysiloxan-Polyoxyalkylen-Copolymere gemäß DE-OS 25 58 523.
- c) Reaktionsverzögerer, z. B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z. B. Tris-chlorethylphosphat, Dimethylmethanphosphonat, Trikresylphosphat oder Ammoniumphosphat und -polyphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen sowie Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreide.
  Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.

Die Reaktionskomponenten werden z. B. nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Präpolymerverfahren oder dem Semipräpolymerverfahren, in der Regel bei Kennzahlen von 95 bis 130, zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z. B. solcher, die in der US-PS 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfindungsgemäß in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.

Die Mischung zur Imprägnierung des Polyurethanschaums, die aus einem Polychloroprenlatex durch Zugabe der obengenannten Bestandteile erhalten wird, liegt in Form einer Dispersion oder Suspension vor, mit einem Feststoffgehalt von 40 bis 80, vorzugsweise von 60 bis 70 Gew.-%. Die Menge der Mischung, mit der der zu imprägnierende Schaumstoff behandelt wird, richtet sich im wesentlichen nach den Anforderungen hinsichtlich des Brandverhaltens, die der behandelte Schaumstoff später erfüllen muß. Im allgemeinen wird der Schaumstoff mit einer solchen Menge, d. h. der 0,1- bis 8fachen Menge, der Mischung behandelt, daß seine Feststoffaufnahme 10 bis 800%, vorzugsweise 15 bis 450%, des ursprünglichen Schaumstoffgewichts beträgt. Der Schaumstoff kann entweder vollständig oder teilweise, z. B. nur in der Oberfläche, imprägniert werden. Für eine vollständige Imprägnierung wird der Schaumstoff mit der Mischung getränkt, z. B. indem man ihn darin eintaucht und einen Überschuß der Mischung durch Abquetschen entfernt. Falls nur eine Imprägnierung der Oberfläche beabsichtigt ist, kann die Mischung auch durch Sprühen in den Schaumstoff eingebracht werden. Ferner ist eine Behandlung auch durch Beschichtung oder Einsaugen der Mischung mittels Unterdruck möglich.

Nach der Behandlung wird die im Schaumstoff enthaltene Feuchtigkeit durch Trocknen bei erhöhter Temperatur entfernt und gleichzeitig das in den Schaumstoff eingebrachte Elastomere vernetzt. Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die Vernetzung des Latex bereits bei den für die Trocknung ausreichenden Temperaturen erfolgt, d. h. innerhalb einer Zeit von 3 bis 10 Minuten bei einer ansteigenden Temperatur von etwa 70 bis 170°C und damit weniger Zeit benötigt als bei der bisher üblichen Schwefelvulkanisation. Die thermische Belastung des Schaumstoffs bei der Vernetzung kann dadurch sehr klein gehalten werden. Überraschenderweise wird für die Vernetzung nicht mehr, sondern weniger Zeit benötigt als bei der bisher üblichen Schwefelvulkanisation.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt darüber hinaus folgende Vorteile:

Starkes, gegebenenfalls völliges Zurückdrängen des Anfangspeaks der Rauchgasentwicklung beim Start der Einwirkung großer Zündquellen,
grundsätzliche zeitliche Verzögerung der Rauchgasentwicklung:
gleichmäßige Rauchgasdichte bei erniedrigtem Niveau
starkes, gegebenenfalls völliges Zurückdrängen der Rauchgasentwicklung nach Löschen der Flamme
Zurückdrängen der Entwicklung von HCl.

Dabei sind die so flammgeschützten Polyurethanschaumstoffe praktisch nicht-schmelzend.

Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethanschaumstoffe werden z. B. als Polstermaterial, vor allem in Fahrzeug- und Flugzeugsitzen, angewendet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Ein PUR-Schaumstoff, der in konventioneller Weise durch Umsetzung von Toluylendiisocyanat mit einem Polyetherpolyol einer OH-Zahl 56 in Gegenwart von Wasser als Treibmittel und üblichen Aktivatoren und Stabilisatoren hergestellt wurde, mit einem Raumgewicht von 20 kg/m³ und einer Schichtdicke von 13 mm wurde mit einer Mischung aus carboxyliertem Chloroprenlatex und Tetrazinkdodecarborat-Heptahydrat (2 ZnO · 3 B₂O₃ · 3,5 H₂O) im Verhältnis 1 : 2 zu 400% seines Eigengewichts getränkt, so daß sich ein Schaumstoff mit einem Raumgewicht von 100 kg/m³ ergab. Für das verwendete Tränkmittel wurde nachstehende Rezeptur verwendet, wobei die jeweils genannten Teile sich auf die entsprechenden Gewichtsanteile Trockensubstanz beziehen:

100 Tle. carboxylierter Chloroprenlatex
200 Tle. Zinkborat
10 Tle. Chlorparaffin
15 Tle. Antimontrioxid
15 Tle. Zinkoxid
5 Tle. Melaminharz

Das eingesetzte Chlorparaffin dient dabei als Flammschutz für die entstehenden Pyrolysegase, wobei das Antimontrioxid diese Wirkung noch verstärkt; das Zinkoxid dient als Vernetzer für den Chloroprenlatex und das Melaminharz wird als zusätzliches Carbonisierungshilfsmittel verwendet.

Mit diesem mit vorstehender Rezeptur getränkten Schaumstoff wurde ein PUR-Weichschaumstoff, der ebenfalls in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden ist, jedoch ein Raumgewicht von 40 kg/m³ aufweist, ummantelt und gemäß der Prüfvorschrift für Fluggastsitze FAR 25 853 c geprüft, d. h. mit einem Kerosin-Brenner mit einer Flamme von 1035°C zwei Minuten lang aus einer Entfernung von 102 mm beflammt.

Nach Wegschwenken der Flamme ergab sich bei dem beflammten Polster ein Gesamtgewichtsverlust von lediglich 5,8%, also erheblich weniger als der erlaubte Wert von 10%. Ferner ergab sich kein Nachbrennen, kein Abtropfen von Schaumstoffschmelze und kein Durchbrennen der getränkten Schaumstoffschicht.

Für einen Vergleichsversuch wurde in obiger Rezeptur das Zinkborat durch die gleiche Menge Aluminiumhydroxid ersetzt.

Bezüglich der Rauchgasdichte wurden folgende Werte gemessen (Prüfvorschrift ATS 1000.001):

Das gleiche Material widerstand einem Bunsenbrenner länger als 30 min.

Daraus zeigt sich eindeutig, daß bei Verwendung des genannten Zinksalzes die Rauchgasdichte im Schnitt um mehr als die Hälfte niedriger liegt als bei bisher üblichen Feststoffen (Aluminiumhydroxid) und daß das Maximum der jetzt erheblich erniedrigten Rauchgasdichte auch erst 50% später erfolgt.

Beispiel 2

Ein 13 mm starkes PUR-Schaumstoffstück, gemäß Beispiel 1, das in gleicher Weise wie unter Beispiel 1 getränkt wurde, wurde von einer Bunsenbrennerflamme mit einer Temperatur von über 1000°C aus einem Abstand von 15 mm beflammt. Der Schaumstoff widerstand der Flamme länger als 1 h, ohne durchzubrennen. Er erfüllte darüber hinaus auch die Rauchgasprüfung nach ATS 1000.001.

Beispiel 3

Ein PUR-Schaumstoff gemäß Beispiel 1 wurde mit Polychloroprenlatex und dem Zinksalz im Verhältnis 1 : 3 getränkt, analog Beispiel 1 mit einem weiteren PUR-Schaumstoff ummantelt und entsprechend Beispiel 1 geprüft.

Der Gewichtsverlust betrug lediglich 4%.

Beispiel 4

Ein PUR-Schaumstoff entsprechend Beispiel 1 und mit einer Tränkung von Polychloroprenlatex und einem Zinksalz im Verhältnis 1 : 2 wurde auf 250% des Eigengewichts des Schaumstoffs als Prüfkissen aus Vollmaterial der Prüfung nach FAR 25 853 c unterzogen. Der Gesamtgewichtsverlust betrug 6%.

Insgesamt erhält man also erfindungsgemäß Schaumstoffe mit einem überragenden Brandverhalten, d. h. der Schaumstoff schmilzt auch bei einer großen Zündquelle und hoher Temperatureinwirkung nicht, er brennt nicht, Pyrolysegase werden weitgehend unterdrückt, so daß auch die Gefahr eines Flash-overs ausgeschlossen ist. Die Rauchgasentwicklung ist erheblich geringer und setzt insbesondere sehr viel später ein, während die physikalischen Werte gegenüber dem ungetränkten Schaumstoff zumindest erhalten bleiben und beispielsweise der Druckverformungsrest nur 4% beträgt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren, nicht-schmelzenden Polyurethanschaumstoffen durch Imprägnieren mit einer Mischung aus einem vernetzbaren Elastomerlatex und einem flammhemmenden Additiv, dadurch gekennzeichnet, daß man einen offenzelligen Polyurethanschaumstoff mit einer Mischung aus einem Carboxylgruppen-haltigen Polychloroprenlatex, einem Zinksalz einer Polymetaborsäure und gegebenenfalls Aluminiumhydroxid imprägniert, wobei vor dem Imprägnieren der Latex mit Zinkoxid als Vernetzer versetzt worden ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen offenzelligen Polyurethanschaumstoff mit einer Porenzahl von 10-14/cm, einer Luftdurchlässigkeit von 50-150 l/min und einem Raumgewicht von 18-60 kg/m³ imprägniert.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zinksalz einer Polymetaborsäure Zn₄B₁₂O₂₂ · 7 H₂O verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaumstoff mit der 0,01- bis 8fachen Menge der Mischung, berechnet als Feststoff, imprägniert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 7,5-30 Gew.-Teile Zinkoxid, bezogen auf 100 Gew.-Teile Latextrockensubstanz, enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Polychloropren mit 2 bis 6 Mol-% einpolymerisierten Einheiten von Acrylsäure oder Methacrylsäure verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polychloroprenlatex 5-30 Gew.-% Aluminiumhydroxid zugesetzt werden.

8. Verwendung der nach den Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7 erhaltenen Polyurethanschaumstoffe bei der Herstellung von Fahrzeug- und Flugzeugsitzen.