DE60309488T2

DE60309488T2 - Polymerschaumstoffverbunde, die die anforderungen von factory material 4880 erfüllen

Info

Publication number: DE60309488T2
Application number: DE2003609488
Authority: DE
Inventors: J. Penne Tampa HOUT; E. Michael Clearwater LONDRIGAN; M. Trina Tampa RODRIGUEZ
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: ES2276154T3; US20060154045A1; AU2003253838A1; EP1546243B1; AU2003253838A8; CA2496759A1; WO2004026948A3; RU2315787C2; DK1546243T3; CN1681874A; EP1546243A2; ATE344290T1; RU2005111228A; CN1309767C; US20070225406A1; WO2004026948A2; DE60309488D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundstoffe mit Polyurethan- und Polyisocyanatschaum, die ausreichend brandverzögernd sind, um sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des United Building Code (UBC) 26-3 Room Corner Burn Test (RCBT) zu bestehen sowie den Erfordernissen für den Factory Mutual (FM) 4880 zu entsprechen.
Polymerschaumverbundstoffe enthalten einen Polymerschaum mit gegenüberliegenden Hauptoberflächen und ein Deckmaterial auf wenigstens einer Hauptoberfläche. Polymerschaumverbundstoffe sind als thermische und akustische Isolierung bei der Gebäudekonstruktion nützlich. Polymerschaumverbundstoffe, die den Erfordernissen des FM 4880 entsprechen, sind besonders wünschenswert, weil Regierungsbehörden wie die International Conference of Building Officials (ICBO) diese als für freiliegende Anwendungen geeignet identifizieren. Freiliegende Anwendungen umfassen Wände und Decken in einem Raum, der keine Sperren wie eine Trockenwand zwischen dem Raum und dem Schaumverbund aufweist.
Um den Erfordernissen von FM 4880 zu entsprechen, muss ein Polymerschaumverbund (PSV) sowohl einen Flammenausbreitungsparameter („Flame Spread Parameter") von weniger als 0,39 in dem Test mit der „Factory Mutual Small Scale Flammability"-Vorrichtung erreichen sowie den UBC 26-3 RCBT bestehen. Das Bestehen des RCBT ist besonders schwierig. Der RCBT hat zwei Bewertungsebenen, einen Wandteil und einen Deckenteil, wobei von den beiden der Deckenteil schwerer zu bestehen ist. Sowohl der Wand- wie auch der Deckenteil des RCBT sind schwerer zu bestehen als zum Beispiel der ASTM E-84 Klasse I Test. Der RCBT tendiert dazu, höhere Temperaturen zu produzieren und hat stringentere Erfordernisse zur Rauchentwicklung als der ASTM E-84 Klasse I Test.
Derzeit setzt ein PSV, der sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des RCBT besteht, einen Schaum mit einem Rest einer Treibmittelzusammensetzung vor aus, die hauptsächlich Chlorfluorkohlenstoff (CFK), Chlorfluorkohlenwasserstoffe (HCFK) oder eine Kombination von sowohl CFK- wie auch HCFK-Treibmittel enthält. Jedoch beschränkt das behördliche Handeln in verschiedenen Ländern in der ganzen Welt die Verwendung von CFK- und HCFK-Treibmitteln zur Herstellung von Polymerschaum.
Ein PSV, der sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des RCBT erfolgreich besteht und der einen Polymerschaum mit einem Rest einer Treibmittelzusammensetzung enthält, die weniger als 50 Gewichtsprozent (Gew.-%) CFK- und HCFK-Treibmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des Restes der Treibmittelzusammensetzung, enthält, ist wünschenswert. Noch wünschenswerter ist eine solche Schaumzusammensetzung, die frei von CFK- oder HCFK-Treibmitteln ist. Sogar noch wünschenswerter ist eine solche Schaumzusammensetzung, die frei von halogenierten Treibmitteln ist.
US-A 4,028,158 offenbart ein Strukturlaminat, das durch das In-Kontakt-Bringen einer Matte aus Glasfasern mit einer schaumbildenden Mischung hergestellt wird.
In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Polymerschaumverbund, enthaltend einen Polymerschaum, ausgewählt aus Polyurethanharz (PUH)- und Polyisocyanuratharz (PIH)-Schaum, der sich gegenüberliegende vordere und rückwärtige Oberflächen hat, wobei dieser Schaum enthält: (a) Halogene in einer Konzentration von wenigstens 4 Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf das Schaumgewicht, wobei wenigstens 10 Gewichtsprozent der Halogenkonzentration aus einer hochhalogenierten Verbindung stammen; (b) Phosphor in einer Konzentration von wenigstens 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schaumgewicht; (c) einen Rest einer Treibmittelzusammensetzung, die weniger als 50 %, bezogen auf das Gewicht des Restes der Treibmittelzusammensetzung, Chlorfluorkohlenstoff- und Chlorfluorkohlenwasserstofftreibmittel enthält; (d) brandverzögernde Fasern in einer mittleren Konzentration von wenigstens 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das kombinierte Gewicht des Schaumes und der Fasern, innerhalb von 0,125 Inch (3,2 Millimeter) von der vorderen Oberfläche des Schaumes; (e) eine Deckschicht, die wenigstens an der vorderen Oberfläche anhaftet, wobei diese Deckschicht eine freiliegende Metallfolie aufweist; und wobei dieser Polymerschaumverbund sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des United Building Code 26-3 Room Corner Burn Test besteht und die Qualifikationen für die Factory Mutual 4880 Genehmigung erfüllt.
In einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Polymerschaumverbundes von Anspruch 1, umfassend die Schritte: (i) Fördern einer unteren Deckschicht und einer oberen Deckschicht, so dass die obere Deckschicht oberhalb und im Wesentlichen planar zu der unteren Deckschicht ist; (ii) Verteilen einer brandverzögernden Faserkomponente zwischen den Deckschichten; (iii) Verteilen einer aufschäumbaren Mischung, ausgewählt aus aufschäumbaren Polyurethanharz und Polyisocyanuratharz-Mischungen zwischen der oberen und unteren Deckschicht; (iv) Zusammendrücken der oberen und unteren Deckschicht durch einen maßgebenden Spalt, wodurch das Eindringen der aufschäumbaren Mischung in die Faserkomponente erreicht wird; (v) Expandieren der aufschäumbaren Mischung zu einem Polymerschaum; wobei das Verfahren durch das Folgende gekennzeichnet ist: die Schritte (i) und (ii) können gleichzeitig erfolgen; die Schritte (ii) und (iii) können in jeder Reihenfolge in Bezug aufeinander erfolgen; wenigstens eine der Deckschichten weist eine freiliegende Metallfolie auf; eine aufschäumbare Mischung enthält eine Treibmittelzusammensetzung, die weniger als 50 Gew.-% Chlorfluorkohlenstoff- und Chlorfluorkohlenwasserstofftreibmittel, bezogen auf das Gewicht des Treibmittels, enthält und auch ausreichend Halogen, Phosphor und hochhalogenierte Verbindungen enthält, um einen Schaum zu erzeugen, der die Anforderung gemäß Anspruch 1 erfüllt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen polymeren Schaum sowie Schaumverbund bereit zu stellen, der einen Rest einer Treibmittelzusammensetzung enthält, die weniger als 50 Gewichtsprozent CFK- und HCFK-Treibmittel enthält, vorzugsweise einen solchen, der hauptsächlich nichthalogenierte Treibmittel enthält, mehr bevorzugt einen solchen, bei dem halogenierte Treibmittel fehlen und der den RCBT besteht und die Erfordernisse für die FN 4880 Genehmigung erfüllt.
PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung haben einen Nutzen als akustische und thermische Isolierung.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der Entdeckung, dass ein PSV mit einem PUH- oder PIH-Schaum mit einem Rest einer Treibmittelzusammensetzung, die weniger als 50 Gewichtsprozent CFK- und HFK-Treibmittel, bezogen auf das Gewicht des restlichen Treibmittels, enthält, sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des RCBT bestehen kann und den Erfordernissen des MF 4880 entspricht. PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung haben sich gegenüberliegende Hauptoberflächen, die als Vorder- und Rückseiten dienen. Eine Hauptoberfläche eines Gegenstandes ist eine Oberfläche mit den größten Dimensionen. Sich gegenüberliegende Hauptoberflächen eines Gegenstandes haben die gleichen oder unterschiedliche Dimensionen, vorausgesetzt, dass wenigstens eine von diesen die größten Dimensionen des Gegenstandes aufweist. Wenn man einen PSV in dem RCBT testet, exponiert man die vordere Seite zu dem brennenden Raum und die Rückseite zu einer Wand oder Decke.
Deckschichten, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen jegliche der Deckschichten, die in PIH und PUH-Schaumverbundstrukturen bekannt sind. Die Deckschicht auf der Vorderseite eines PSV der vorliegenden Erfindung weist jedoch eine freiliegende Metallfolie auf. Eine „freiliegende Metallfolie" liegt auf einer Oberfläche der Deckschicht vor, und bleibt auf einer Oberfläche des PSV sichtbar, wenn sie Teil eines PSV ist. Beispiele von geeigneten Deckschichten umfassen solche Deckschichten in den U.S. Patenten (USP) 4,572,865 (Spalte 15, Zeile 60 bis Spalte 16, Zeile 9), USP 5,789,458 (Spalte 12, Zeilen 20–35) und USP 6,030,559 (Spalte 4, Zeilen 50–65), Metallfolien und Metallfolien in Kombination mit jeglichen der Deckschichten in den oben zitierten Patenten. Besonders wünschenswert sind Deckschichten, die den durch einen PSV vermittelten Wärmewiderstand verstärken, die die brandverzögernde Wirkung eines PSV verstärken oder beides tun. Beispiele von solchen Deckschichten umfassen Metallfolien oder Metallfolien, die auf feuerverzögernde Papiere, Gewebestoffe oder Fasermatten laminiert sind. Am besten ist die Deckschicht eine Metallschicht wie eine Aluminiumfolie, wegen ihrer Brandverzögerung, ihrer verstärkenden Eigenschaften, ihrer Verfügbarkeit und Leichtig keit der Umsetzung. Eine besonders wünschenswerte Deckschicht ist ein Laminat aus einer Metallfolie und einer brandverzögernden Faserkomponente wie ein(e) nicht expandierende(r) Fasermatte oder Gewebestoff.
PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung umfassen zusätzlich einen PUH- oder PIH- Schaum. Die Herstellung der PUH und PIH-Schäume setzt die Bildung einer PUH- oder PIH-aufschäumbaren Mischung und dann das Aufschäumen der Mischung voraus. PUH und PIH-aufschäumbare Mischungen umfassen eine Mischung aus einem organischen Polyisocyanat, Polyol, Katalysator, Treibmittel und vorzugsweise einem Tensid.
PUH- und PIH-Schäume unterscheiden sich in ihrem Isocyanatindex. PUH-Schäume haben typischer Weise einen Isocyanatindex von 100–200, wohingegen PIH-Schäume einen Isocyanatindex von mehr als 200 aufweisen. Der Isocyanatindex ist ein Verhältnis der Anzahl der Mole der Isocyanatfunktionalitäten geteilt durch die Anzahl der Mole der mit Isocyanat reaktiven Funktionalitäten, ausgedrückt als ein Prozentanteil:
„Mit Isocyanat reaktive Funktionalitäten" reagieren mit Isocyanatfunktionalitäten und umfassen zum Beispiel -OH-Funktionalitäten.
Es ist wünschenswert, dass die PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung einen PIH- Schaum, vorzugsweise mit einem Isocyanatindex in dem Bereich von 200–600, mehr bevorzugt 300–600, noch mehr bevorzugt 400–500 und sogar noch mehr bevorzugt 450–500 aufweisen.
Organische Isocyanate, Polyole und Katalysatoren, die zur Verwendung zur Herstellung von PUH- und PIH-Schäumen geeignet sind, umfassen jegliche der auf dem Gebiet bekannten. Zum Beispiel beschreiben die USP 5,789,458; USP 5,605,940 und USP 5,362,764 jeweils organische Isocyanate, Polyole und Kataly satoren, die zur Herstellung von PUH- oder PIH-Schaum zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Im Allgemeinen umfassen geeignete organische Isocyanate organische Di- oder Polyisocyanate wie cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate und Kombinationen davon, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie zwei oder mehr Isocyanatgruppen pro Molekül aufweisen. Organische Isocyanate, die Heteroatome enthalten, wie aus Melamin abgeleitete Isocyanate, modifizierte Polyisocyanate wie Carbodiimid oder Isocyanurat und Quasi-Präpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen sind alle geeignete Isocyanate. Besonders wünschenswerte organische Isocyanate sind 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat und Mischungen davon (TDI), 2,4'-, 2,2'- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanate (polymeres MDI) und Mischungen davon.
Im Allgemeinen umfassen geeignete Polyole Polyesterpolyole, Polyetherpolyole und Mischungen davon. Wünschenswerterweise enthält das Polyol ein Polyesterpolyol, sogar noch stärker wünschenswert ein aromatisches Polyesterpolyol. Vorzugsweise umfasst das Polyol ein halogenhaltiges Polyol, Phosphor oder beides, um die brandverzögernde Wirkung des PIH- und PUH-Schaumes zu verstärken. Beispiele von halogenierten Polyolen umfassen Tetrabromphthalatdiol. Beispiele von phosphorhaltigen Polyolen umfassen Phosphatpolyol, Phosphitpolyole, Phosphonatpolyole, Phosphinatpolyole, Phosphoramidate, Polyphosphorpolyole, Phosphinylpolyetherpolyole und polyhydroxylhaltige Phosphinoxide. Eine wünschenswerte Polyolmischung enthält 89 Gewichtsprozent eines Polyesterpolyols und 11 Gewichtsprozent eines halogenierten Diols wie Tetrabromphthalatdiol, wobei die Gewichtsprozente auf das Gewicht der Polyolmischung bezogen sind.
Jeglicher Katalysator, der die Umsetzung des Isocyanats mit dem Polyol induzieren wird, ist zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet. Geeignete Katalysatoren umfassen Alkalisalze und tertiäre Amine. Beispiele von geeigneten Alkalisalzen umfassen Natriumsalze, vorzugsweise Kaliumsalze und Ammoniumsalze von organischen Carbonsäuren, sinnvoller Weise von solchen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel die Salze der Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder Octansäure und Tris(dialkylaminoethyl)-, Tris(dimethylaminopropyl)-, Tris(dimethylaminobutyl)- sowie die korrespondierenden Tris(diethylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazine. Einige der populärsten Katalysatoren umfassen (Trimethylaminobutyl)ammoniumformiat, (Trimethyl-2-hydroxypropyl)ammoniumoctanoat, Kaliumacetat, Kaliumformiat und Tris(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin. Beispiele von geeigneten tertiären Aminen umfassen 1,3,5-Tris(N,N-dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, o- und p-(Dimethylaminomethyl)phenole sowie 2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol.
Im Allgemeinen enthält die aufschäumbare Mischung 0,1 bis 20 und vorzugsweise 0,3 bis 10 Gewichtsprozent des Katalysators, bezogen auf das Gewicht der aufschäumbaren Mischung.
Treibmittelzusammensetzungen können ein einzelnes Treibmittel oder eine Kombination von Treibmitteln enthalten. Geeignete Treibmittel zur Verwendung zur Herstellung von PSV-Stoffen der vorliegenden Erfindung umfassen jegliche der auf dem Gebiet bekannten, unter der Voraussetzung, dass weniger als 50 Gewichtsprozent der Treibmittelzusammensetzung, bezogen auf das Gewicht des gesamten Treibmittels, aus CFK- und HCFK-Treibmitteln bestehen.
Typische Treibmittel umfassen halogenierte, teilweise halogenierte und nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether und Ester; Kohlendioxid; Stickstoff; Wasser und leicht flüchtige organische Substanzen und/oder Verbindungen, die sich zersetzen, um Gase freizusetzen (zum Beispiel Azoverbindungen). Wenn Wasser vorhanden ist, dann ist es vorzugsweise in einer Konzentration von einem Gewichtsprozent oder weniger, mehr bevorzugt 0,5 Gewichtsprozent oder weniger, bezogen auf das Gewicht der aufschäumbaren Mischung, vorhanden. Kohlenwasserstofftreibmittel umfassen aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, die 4 bis 7 Kohlenstoffatome (C₄-C₇-Kohlenwasserstoffe) enthalten. Beispiele von C₄-C₇-Kohlenwasserstoffen umfassen Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan und Heptan. Die Treibmittel haben wünschenswerterweise einen Siedepunkt bei einem Druck von 1 Atmosphäre in dem Bereich von –50 °C bis 100 °C, vorzugsweise von –50 °C bis 50 °C und am meisten bevorzugt von –50 °C bis 38 °C.
Halogenierte Kohlenwasserstoffe umfassen CFKs, HCFKs, Fluorkohlenstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe (HFKs), Chlorkohlenstoffe und Chlorkohlenwasserstoffe. Beispiele von HCFKs umfassen 1,1-Dichlor-1-fluorethan (HCFK 141b), 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCFK-123), Monochlordifluormethan (HCFK-22), 1-Chlor-1,1-difluorethan (HCFK-142b). Beispiele von HFKs umfassen 1,1-Difluorethan (HFK-152a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFK-134a), 1,1,1,4,4-Pentafluorbutan (HFK-356), 1,1,1,4,4-Pentafluorbutan (HFK-365), 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (HFK-365mfc), 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFK-236a), 1,1,1,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea), Pentafluorethan (HFK-125), 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan (HFK-245eb) und 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFK-245fa). Beispiele von Chlorkohlenwasserstoffen umfassen 2-Chlorpropan.
Vorzugsweise enthält die Treibmittelzusammensetzung weniger als 50 Gewichtsprozent an CFK- und HCFK-Treibmitteln, bezogen auf das Gewicht der Treibmittelzusammensetzung. Die Treibmittelzusammensetzung kann weniger als 50 Gewichtsprozent von jeglichem halogenierten Treibmittel, bezogen auf das Gewicht der Treibmittelzusammensetzung, enthalten. Geeignete Treibmittelzusammensetzungen können mehr als 50 Gewichtsprozent, mehr als 90 Gewichtsprozent, sogar 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Treibmittelzusammensetzung, von einem Treibmittel aufweisen, das aus nichthalogenierten Treibmitteln, 2-Chlorpropan sowie Kombinationen davon ausgewählt ist. Wünschenswerterweise ist die Treibmittelzusammensetzung frei von CFK- und HCFK-Treibmitteln. Mehr erwünscht ist die Treibmittelzusammensetzung frei von allen halogenierten Treibmitteln.
Aufschäumbare Mischungen enthalten im Allgemeinen eine Menge einer Treibmittelzusammensetzung, die ausreichend ist, um einen PUH- oder PIH-Schaum mit einer Dichte zwischen 0,5 und 10 Pfund pro Kubikfuß (PKF) (8 und 160 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³)), vorzugsweise zwischen 1 und 5 PKF (16 und 80 kg/m³) und am meisten bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 PKF (24 und 40 kg/m³) herzustellen. Die Treibmittelzusammensetzung umfasst im Allgemeinen 1 bis 30 und vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent der aufschäumbaren Mischung.
PIH- und PUH-Schäume in der vorliegenden Erfindung umfassen einen Rest einer Treibmittelzusammensetzung. „Ein Rest einer Treibmittelzusammensetzung" bezieht sich auf die Treibmittelzusammensetzung, die in einem PIH- oder PUH-Schaum innerhalb eines Monats, vorzugsweise innerhalb eines Tages, mehr bevorzugt innerhalb einer Stunde der Herstellung zurück bleibt. Der Rest der Treibmittelzusammensetzung enthält weniger als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 25 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt weniger als 10 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt weniger als 1 Gewichtsprozent CFK- und HCFK-Treibmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Treibmittelzusammensetzung. Wünschenswerteweise ist der Rest der Treibmittelzusammensetzung frei von CFK- und HCFK-Treibmitteln. Der Rest der Treibmittelzusammensetzung kann auch weniger als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Treibmittelzusammensetzung, enthalten und kann sogar frei von halogenierten Treibmitteln sein. Geeignete Reste der Treibmittelzusammensetzungen können mehr als 50 Gewichtsprozent, mehr als 90 Gewichtsprozent oder 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Restes der Treibmittelzusammensetzung, an einem Treibmittel enthalten, das aus nichthalogenierten Treibmitteln, 2-Chlorpropan und Kombinationen davon ausgewählt ist. Man bestimmt den Rest der Treibmittelzusammensetzung durch eine analytische Technik, wie z.B die Gaschromatographie.
Tenside können das Aufschäumen der PIH- und PUH-Formulierungen erleichtern und können die thermischen Isolierungseigenschaften des PIH- und PUH-Schaumes verbessern. Geeignete Tenside umfassen solche, die in dem US-Patent 5,705,823 (Spalte 11, Zeile 44 bis Spalte 17, Zeile 30) beschrieben werden. Spezifische Beispiele von geeigneten Tensiden umfassen Silicon /Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymere und Polydimethylsiloxan-Polyalkylenblockcopolymere wie solche, die von der Union Carbide Corporation unter den Markennamen „Y-10222", „Y-10764", „L-54200" und „L-5340" verfügbar sind, die von der Dow Corning Corporation unter den Markennamen „DC-193" und „DC-5315" und die von der Goldschmidt Chemical Corporation unter den Markennamen „B-8408" und „B-8407" verfügbar sind. Tenside wie Y-10764 sind Beispiele von Tensiden, die zur Erhöhung des Isolationswertes des Schaumes nützlich sind. Wünschenswerterweise umfasst ein Tensid 0,05 bis 10 und vorzugsweise 0,1 bis 6 Gewichtsprozent der aufschäumbaren Mischung.
Polymerschäume der vorliegenden Erfindung enthalten Halogene in einer Konzentration von wenigstens 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise wenigstens 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumes. Im Allgemeinen beträgt die Halogenkonzentration weniger als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumes. Wenigstens 10 Prozent der Halogenkonzentration stammt von Halogenen aus einer hochhalogenierten Verbindung, vorzugsweise einem hochhalogenierten Alkan. Eine „hochhalogenierte Verbindung" enthält wenigstens 20 Gewichtsprozent Halogen, bezogen auf das Gesamtgewicht der hochhalogenierten Verbindung. Geeignete hochhalogenierte Verbindungen umfassen 2-Chlorpropan, n-Propylbromid; 1-Brom,3-chlorpropan und n-Butylbromid. 2-Chlorpropan ist besonders wünschenswert, weil es als Treibmittel dienen kann.
Wünschenswerterweise wird das Halogen aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Brom und Chlor besteht. Ein besonders wünschenswertes Verfahren zum Einbringen von Halogenen in PIH- und PUH-Schäume ist eines unter Verwendung eines halogenierten Polyols zur Herstellung des PUH- oder PIH-Schaumes. Schäume, die mit einem halogenierten Polyol hergestellt werden, enthalten einen „Rest halogeniertes Polyol". Der „Rest halogeniertes Polyol" umfasst sowohl umgesetztes sowie, falls vorhanden, nicht umgesetztes halogeniertes Polyol in einem PUH- oder PIH-Schaum.
Der Polymerschaum der vorliegenden Erfindung enthält auch Phosphor in einer Konzentration von wenigstens 0,25 Gewichtsprozent und im Allgemeinen von weniger als 1 Gewichtsprozent relativ zu dem Gewicht des Schaumes.
Phosphor und Halogen können in einem Schaum als Teil eines brandverzögernden Zusatzstoffes vorhanden sein. Beispiele von geeigneten brandverzögernden Zusatzstoffen umfassen Tetrakis(2-chlorethyl)ethylenphosphonat, Tris(1,3-dichlorpropyl)posphat, Tris(beta-chlorethyl)phosphat, Tricresylphosphat, Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat, Tris(2-chlorpropyl)phosphat, Tris(2,3-dibrompropyl) phosphat, Triethylphosphat und bromierte Alkanverbindungen, wie n-Propylbromid.
Polymerschäume in PSV-Stoffen der vorliegenden Erfindung enthalten zusätzlich brandverzögernde Fasern. Brandverzögernde Fasern umfassen jegliches faserförmiges Material, das nicht brennt, nicht schmilzt oder sich nicht innerhalb einer PUH- oder PIH- Schaummatrix zersetzt, wenn es Temperaturen von bis zu 500 °C, vorzugsweise bis zu 750 °C, mehr bevorzugt bis zu 800 °C in einer Luftatmosphäre ausgesetzt wird. Beispiele von geeigneten brandverzögernden Fasern umfassen anorganische Fasern wie verschiedene Glasfasern, Metallfasern und keramische Fasern. Brandverzögernde Fasern können jegliche Länge aufweisen, obwohl die Verlängerung der Faserlänge im Allgemeinen die Schaumeigenschaften verbessert (einschließlich der mechanischen Festigkeit).
In einem Feuer dienen brandverzögernde Fasern dazu, verbrannte und verkohlte Teile eines PSV in Position zu halten, wodurch unverbrannter Schaum vor dem Aussetzen gegenüber Flammen geschützt wird, wenn der unverbrannte Schaum als Brennstoff für das Feuer dienen kann. Um wirksam solch einem Zweck zu dienen, müssen brandverzögernde Fasern in einem PIH- oder PUH-Schaum nahe der vorderen Oberfläche vorliegen. Eine vordere Oberfläche eines Schaumes ist eine Hauptoberfläche des Schaumes, die zu der Vorderseite eines PSV benachbart ist, der den Schaum enthält. Ein Schaum hat auch eine rückwärtige Seite, die der Vorderseite gegenüber liegt.
Schäume in den PSV-Stoffen der vorliegenden Erfindung haben wünschenswerterweise brandverzögernde Fasern innerhalb der Vorderseite des Schaumes, vorzugsweise im Wesentlichen einheitlich innerhalb von 0,125 Inch (3,2 mm) der vorderen Seite des Schaumes verteilt. Wünschenswerterweise sind in dem Schaum brandverzögernde Fasern verteilt und zwar vorzugsweise im Wesentlichen einheitlich innerhalb des Schaumes von wenigstens 0,5 Inch (12,7 mm) von der vorderen Oberfläche an und sich bis zu 0,125 Inch (3,18 mm) erstreckend, vorzugsweise innerhalb von 0,0625 Inch (1,59 mm) der vorderen Oberfläche des Polymerschaumes verteilt. Wenn der Schaum weniger als 0,5 Inch (12,7 mm) dick ist, erstrecken sich die Fasern wünschenswerterweise von der rückwärtigen Ober fläche des Schaumes. Vorzugsweise erstrecken sich die brandverzögernden Fasern den ganzen Weg zu der vorderen Oberfläche des Schaumes. Wünschenswerterweise sind die brandverzögernden Fasern innerhalb des Schaums über eine Distanz von wenigstens 0,75 Inch (19,8 mm) und vorzugsweise wenigstens 1 Inch (25,4 mm) von der vorderen Oberfläche oder über die Dicke des Schaums verteilt, je nachdem, was weniger ist. Brandverzögernde Fasern erstrecken sich wünschenswerterweise den ganzen Weg von der rückwärtigen Oberfläche eines Polymerschaumes zu der vorderen Oberfläche. Im Wesentlichen einheitlich verteilt bedeutet, dass die Verteilung für ein nicht durch Hilfsmittel unterstütztes Auge bei dem Betrachten eines Querschnitts des Schaumes einheitlich erscheint. Brandverzögernde Fasern, die aus einer expandierbaren Fasermatte stammen, sind wünschenswerterweise im Wesentlichen einheitlich in dem ganzen Polymerschaum verteilt. Jedoch müssen die brandverzögernden Fasern nicht in dem ganzen Schaum verteilt sein und können auch ausschließlich innerhalb von 0,125 Inch (3,2 mm) der vorderen Oberfläche des Schaumes vorliegen.
Der Polymerschaum hat eine mittlere Konzentration von brandverzögernden Fasern innerhalb von 0,125 Inch (3,2 mm), mehr bevorzugt innerhalb von 0,0625 Inch (1,6 mm) der vorderen Oberfläche des Polymerschaumes von wenigstens einem Gewichtsprozent, vorzugsweise von wenigstens zwei Gewichtsprozent, mehr bevorzugt von wenigstens drei Gewichtsprozent und im Allgemeinen von 50 Gewichtsprozent oder weniger. Der obere Grenzwert der Faserkonzentration in den oberen 0,125 Inch (3,2 mm) oder 0,0625 Inch (1,6 mm) ist typischer Weise dadurch beschränkt, wie viel Fasermaterial noch vorhanden sein kann, um eine noch ausreichende Bindung zwischen dem Schaum und der Metallflächenkomponente an der vorderen Seite eines PSV zu ermöglichen. Das Erhöhen der Faserkonzentration an der vorderen Oberfläche eines Schaumes kann die Bindungsstärke an die exponierte Metalldeckschicht verringern. Die Konzentration des Fasermaterials kann sogar 50 Gewichtsprozent in den oberen 0,125 Inch (3,2 mm) überschreiten, solange eine ausreichende Bindung zwischen dem Schaum und der Metalldeckschicht vorhanden ist, um das Abfallen der Deckschicht vom Schaum während des RCBT zu verhindern. Die Faserkonzentration kann 6 Gewichtsprozent oder weniger oder sogar 5 Gewichtsprozent oder weniger sein, wobei der PSV die FM 4880 Genehmigung erhalten kann.
Man messe die Faserkonzentration als Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumes und des Fasermaterials in einem spezifizierten Teil des Schaumes. Man bestimmt eine mittlere Konzentration durch das Abschneiden einer Scheibe des Schaumes mit einer spezifizierten Dicke, die die vordere Oberfläche umfasst, das Abwägen der Dicke des Schaumes, dann das Isolieren und Abwägen der Glasfasern aus der Dicke des Schaumes durch zum Beispiel das Wegbrennen des Schaumes von den Fasern und dann das Abwiegen von diesen. Man verwendet das Gewicht der Dicke des Schaumes und das Gewicht der Glasfasern zur Bestimmung der Gewichtsprozent an Glasfasern in der Dicke des Schaumes.
Brandverzögernde Fasern innerhalb eines Polymerschaumes stammen aus dem Anteil einer brandverzögernden Faserkomponente. Brandverzögernde Faserkomponenten umfassen eine expandierbare Fasermatte, ein nicht expandierbares Fasergewebe und eine Matte sowie Kombinationen davon.
Expandierbare Fasermatten expandieren während der Schaumherstellung, wodurch die Fasern innerhalb eines Schaumes verteilt werden. Expandierbare Fasermatten enthalten im Allgemeinen ein Bindemittel, das diese während der Verarbeitung zusammenhält. Geeignete expandierbare Fasermatten umfassen stark bindende und schwach bindende Fasermatten. Stark bindende Fasermatten haben eine Menge Bindemittel von wenigstens 6 Gewichtsprozent des Bindemittels und der Faser (das heißt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte) und benötigen ein mechanisches Brechen der Fasern oder des Bindemittels in der Matte, um die Matte expandierbar zu machen. Solch ein mechanisches Aufbrechen involviert typischerweise ein Knicken (zum Beispiel Falzen oder Knittern) der Fasermatte. Schwach bindende Fasermatten (Fasermatten, die weniger als sechs Prozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte, enthalten) sind wünschenswert, da sie ohne die Notwendigkeit des Knickens expandierbar sind. Das Knicken kann eine nicht einheitliche Faserverteilung und nicht einheitliche Oberflächenstruktur des Schaumes bewirken.
Ein wünschenswerter Weg zum Einbringen von brandverzögernden Fasern in die Nähe der vorderen Seite eines PSV ist durch das Verwenden einer vorderen Deckschicht, die eine Metallfolie umfasst, die an eine Faserkomponente laminiert ist. Beispiele von geeigneten brandverzögernden Faserkomponenten, die auf Metalldeckfolien laminiert sind, umfassen: (1) eine 2–7 g/ft² (21–75 g/m²) kontinuierliche Glasfasermatte, die 6,5 bis 10 Gewichtsprozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte, enthält; (2) eine 9,5–11 g/ft² (102–118 g/m²) zerhackte Fasermatte (die zum Beispiel 0,75 Inch (10 mm) lange Fasern umfasst), enthaltend 17 bis 27 Gewichtsprozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte; und (3) ein Glasfasergewebe mit einem Muster aus quadratischen 0,125–1,0 Inch (3,2–25 mm) Löchern und mit einem Basisgewicht von 1–7 g/ft² (21–75 g/m²) und enthaltend 4,5–6,0 Gewichtsprozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Gewebematte. Matten und Gewebe, die an eine Deckschicht gebunden sind, haben typischer Weise eine Dicke von 10–40 Mil (0,25–1 mm).
Im Allgemeinen stellt man PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung her durch (i) das Fördern einer unteren Deckschicht und einer oberen Deckschicht, so dass die obere Deckschicht oberhalb und im Wesentlichen planar zu der unteren Deckschicht ist; (ii) das Verteilen einer brandverzögernden Faserkomponente zwischen den Deckschichten; (iii) das Verteilen einer aufschäumbaren Mischung zwischen den oberen und unteren Deckschichten; (iv) das Zusammendrücken der oberen und unteren Deckschichten durch einen maßgebenden Spalt, wodurch das Eindringen der aufschäumbaren Mischung in die brandverzögernde Faserzusammensetzung erreicht wird; und (v) das Expandieren der aufschäumbaren Mischung zu einem Polymerschaum. Die Schritte (i) und (ii) können gleichzeitig erfolgen. Die Schritte (ii) und (iii) können in jeder Reihenfolge in Bezug aufeinander erfolgen.
Das Verfahren ist zusätzlich durch das Folgende gekennzeichnet: wenigstens eine der Deckschichten weist eine freiliegende Metallfolie auf und die aufschäumbare Mischung enthält ein Treibmittel, das weniger als 50 Gewichtsprozent CFK- und HCFK, bezogen auf das Gewicht des Treibmittels, enthält und ausreichend Halogen, Phosphor und hochhalogenierte Verbindungen enthält, um einen Schaum mit wenigstens 4 Gewichtsprozent Halogen und wenigstens 0,25 Gewichtsprozent Phosphor, bezogen auf das Gewicht des Schaumes, herzustellen.
Wenigstens 10 Gewichtsprozent der Halogenkonzentration (wenigstens 0,4 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Schaumes) stammen aus einer hochhalogenierten Verbindung.
Allgemein gesprochen expandiert man eine aufschäumbare Mischung bei einer Temperatur von Null Grad Celsius (0 °C) bis 150 °C. Die aufschäumbare Mischung enthält ausreichend Halogen, Phosphor und hochhalogenierte Verbindung, um einen Schaum mit einer Halogenkonzentration von wenigstens 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumes, wobei wenigstens 10 % des Halogens (0,4 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Schaumes) aus hochhalogenierten Verbindungen stammen, mit einer Phosphorkonzentration von wenigstens 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumes, und mit einem Rest einer Treibmittelzusammensetzung, der wenigstens 50 Gewichtsprozent CFK- und HFK-Treibmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Treibmittelzusammensetzung, enthält, herzustellen. Wenigstens eine der Deckschichten hat eine freiliegende Metallfolie, die derart orientiert ist, dass der PSV eine vordere Seite aufweist, die eine freiliegende Metallfolie enthält. Die vordere Seite des PSV kann entweder die Seite mit der oberen Deckschicht oder der unteren Deckschicht sein, unter der Voraussetzung, dass die vordere Seite eine freiliegende Metallfolie umfasst, und ausreichend brandverzögernde Fasern nahe der vorderen Seite vorliegen, um die Voraussetzungen zu erfüllen, die hierin für einen PSV genannt werden. Im Allgemeinen, aber nicht notwendiger Weise, ist die vordere Seite des resultierenden PSV die Oberfläche mit der oberen Deckschicht.
Eine korrespondierende U.S. Patentanmeldung (Nummer 60/411 819) mit dem Titel „Use of a Low Binder Fiber Mat with a Support Mat for Fabricating a Fiber Reinforced Polymeric Foam Composite" beschreibt ein besonders wünschenswertes allgemeines Verfahren zur Herstellung von PSV-Stoffen unter Verwendung von Verbundnetzen zum Einbringen von Fasern.
Ein Verbundgewebe umfasst eine Fasermatte mit wenig Bindemittel, die auf einer Trägermatte, vor dem Fördern entweder der Fasermatte mit wenig Bindemittel oder der Trägermatte in einem Herstellungsverfahren für faserverstärkten Schaum, positioniert wird. Verbundgewebe ermöglichen die Verwendung von ex pandierbaren Matten mit wenig Bindemittel, die ansonsten eine nicht ausreichende Festigkeit zur Umsetzung in Produktionsverfahren aufweisen würden. Die Verwendung von Fasermatten mit wenig Bindemittel anstatt von geknickten expandierbaren Matten ist wünschenswert, um eine einheitlichere Faserverteilung innerhalb eines polymeren Schaumes sowie eine einheitlichere Schaumoberfläche zu erzielen.
In einem Verbundgewebe steht eine Hauptoberfläche einer Fasermatte mit wenig Bindemittel in Kontakt mit einer Hauptfläche einer Trägermatte. Die Matten haben im Allgemeinen sich gegenüberliegende Hauptoberflächen. Ein Verbundgewebe kann eine oder mehr als eine Trägermatte enthalten. Eine einzelne Trägermatte kann wenigstens einen Teil einer Hauptoberfläche überspannen, vorzugsweise eine gesamte Hauptoberfläche einer Fasermatte mit wenig Bindemittel. Alternativ dazu können zwei oder mehr Trägermatten wenigstens einen Teil einer Hauptfläche einer Fasermatte mit wenig Bindemittel überspannen. Die Trägermatte(n) eines Verbundgewebes dient/dienen der Möglichkeit der Handhabung und Förderung einer Fasermatte mit wenig Bindemittel, ohne dass die Fasermatte mit wenig Bindemittel so gedehnt wird, dass Einschnüren oder Wellenbildung beobachtet wird. Die Trägermatte kann auch Fasermatten mit wenig Bindemittel in Form von Rollen aus Verbundgewebe daran hindern, mit sich selbst in Kontakt zu kommen, wodurch das Auseinanderziehen der Fasermatte mit wenig Bindemittel beim Entrollen minimiert wird. Die Trägermatte kann auch Fasern aus der Fasermatte mit wenig Bindemittel daran hindern, während des Herstellungsverfahrens der faserverstärkten PSV-Stoffe mit Walzen in Kontakt zu kommen.
PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung sind nicht auf eine bestimmte Polymerschaumdicke beschränkt. Wenn ein Schaum in einem PSV 2 Inch (5,08 Zentimeter (cm)) in der Dicke überschreitet, ist es jedoch wünschenswert, wenigstens zwei expandierbare Fasermatten einzubauen, wobei wenigstens eine davon wünschenswerterweise Teil eines Verbundgewebes ist. Zusätzliche expandierbare Fasermatten stellen mehr Fasern zur Expansion in einem dickeren Schaum zur Verfügung. Man fördere zum Beispiel ein Verbundgewebe zwischen eine erste expandierbare Fasermatte und eine obere Deckschicht vor dem Schritt (iv), und zwar derart orientiert, dass die Trägermatte des Verbundnetzes zwischen der ex pandierbaren Fasermatte mit wenig Bindemittel des Verbundnetzes und der ersten expandierbaren Fasermatte vorliegt. Es ist akzeptabel, jegliche Anzahl von Verbundnetzen in das vorliegende Verfahren einzubauen. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, die Verbundgewebe derart zu orientieren, dass eine Trägermatte des Verbundgewebes benachbart zu einer benachbarten expandierbaren Fasermatte eines Verbundgewebes vorliegt. Man fördert alle Verbundgewebe vor Schritt (iv). In Schritt (iv) ist es wünschenswert, ein Eindringen der aufschäumbaren Mischung in die Matte mit wenig Bindemittel von jedem Verbundgewebe zu erreichen. Die expandierbare Fasermatte der (des) zusätzlichen Verbundgewebes) kann in die zusätzliche Dicke des Schaumes expandieren.
Es sind viele Variationen denkbar, wie ein PSV der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. Zum Beispiel können die Schritte (i) und (ii) des allgemeinen oben genannten Verfahrens gleichzeitig durch das Fördern eines Verbundgewebes zustande kommen, dessen Trägermatte die untere Deckschicht ist, oder durch das Fördern einer oberen oder unteren Metallfolie mit einer daran verklebten brandverzögernden Fasermatte.
Es ist zum Beispiel auch akzeptabel, Polymerschaumzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung durch ein Chargenverfahren herzustellen. Chargenverfahren umfassen die Herstellung von Verbundstoffen als eine Platte zu einer bestimmten Zeit im Gegensatz zur Herstellung einer kontinuierlichen Linie aus der Polymerschaumzusammensetzung, die letztendlich in Platten geschnitten wird. Das kontinuierliche Verfahren ist effizienter sowie kostengünstiger und deshalb wünschenswerter.
Die folgenden Beispiele dienen zusätzlich zur Darstellung der vorliegenden Erfindung und zeigen, wie man PSV-Stoffe im Umfang der vorliegenden Erfindung herstellen kann.
Beispiel (Bsp.) 1
Man fördere die oberen und unteren Deckschichten aus 0,9 Mil (0,023 mm) dicker Aluminiumfolie zwischen einen Spalt von 2 maßgebenden Walzen. Man fördere eine erste Fasermatte durch eine Wellenbildungsvorrichtung auf die untere Deckschicht vor dem Spalt. Die erste Fasermatte ist eine Glasmatte mit 6,3 Gewichtsprozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte. Die erste Fasermatte wiegt 4 Gramm pro Quadratfuß (g/ft²) oder 75,3 Gramm pro Quadratmeter (g/m²). Man fördere ein Verbundgewebe (JW40 × 54WX von Hollinee Glass Fibers) mit einer expandierbaren Glasfasermatte, die auf einem Glassfasergewebe positioniert ist, zwischen die erste Fasermatte und die obere Deckschicht vor dem Spalt. Die expandierbare Glasfasermatte wiegt 4 g/ft² (75,3 g/m²). Das Glasfasergewebe ist ein Netz aus gewebten Glasfasern in einem Abstand von 3 Glasfasern pro Inch in orthogonaler Richtung. Das Glasfasergewebe wiegt 2 g/ft² (21,5 g/m²). Man fördert das Verbundgewebe so, dass die expandierbare Glasfaser zwischen der oberen Deckschicht und der ersten Fasermatte liegt, und so, dass die expandierbare Fasermatte des Verbundgewebes mit der oberen Deckschicht an dem Spalt der maßgebenden Walzen in Kontakt steht.
Man verteilt auf der ersten Fasermatte eine aufschäumbare Mischung direkt vor dem Spalt der maßgebenden Walzen. Man forme die aufschäumbare Mischung durch das Zusammenmischen von: 353 Anteilen Polymethylenpolyphenylisocyanat (Mondur MR 200, Bayer Corporation); 100 Anteilen eines aromatischen Polyesterpolyols (Terate 3512A, Kosa Corporation); 31 Anteilen einer brandverzögernden Mischung, die 40 Gewichtsprozent Tetrabromphthalatdiol (PHT-4-diol von Great Lakes Chemical) und 60 Gewichtsprozent Tris(2-chlorpropyl)phosphat enthält, wobei die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der brandverzögernden Mischung bezogen sind; 16 Anteilen 1-Brompropan (Great Lakes Corporation); 30 Anteilen eines nichthalogenierten Kohlenwasserstofftreibmittels (Exxsol 2000; Mobil); 6,0 Anteilen eines Tensids (Pelsil 9736, Pelron Corporation); und 6,0 Anteilen eines Katalysators (Pelcat 9887B, Pelron Corporation). Alle Anteile entsprechen Gewichtsanteilen der aufschäumbaren Mischung.
Man drücke die oberen und unteren Deckschichten an dem Spalt der maßgebenden Walzen zusammen, wodurch die aufschäumbare Mischung durch das Verbundgewebe und die erste Fasermatte gezwungen wird, um eine komprimierte Zusammensetzung zu erhalten. Man fördere die zusammengedrückte Zusammensetzung durch einen Härtungsofen bei 200 bis 250 °F (93–121 °C). Man er mögliche es der komprimierten Zusammensetzung auf eine Dicke von 2 Inch (5 cm) und eine Dichte von 1,7 bis 2,5 Pfund pro Kubikfuß (27,2 bis 40,0 kg pro m³) zu expandieren. Die aufschäumbare Mischung expandiert in dem Härtungsofen unter Herstellung eines faserverstärkten PSV. Das expandierbare Glasfasermaterial hat eine im Wesentlichen einheitliche Verteilung in dem Schaum von der oberen Oberfläche bis zu der unteren Oberfläche.
Man schneide den resultierenden PSV in Platten von 48 Inch (122 cm) Breite × 96 Inch (244 cm) Länge. Man verwende 6 Platten für einen Test gemäß dem UBC 26-3 RCBT, für sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil. Die Platten bestehen den Wand- wie auch den Deckenteil des RCBT mit den Ergebnissen, dass keine Flammen außerhalb der Tür vorkommen, ohne Verkohlen an den äußeren Enden und ohne übermäßigen Rauch. Bsp. 1 erfüllt die Erfordernisse für die FM 4880 Genehmigung.
BSp. 2
Man stelle Bsp. 2 in gleicher Weise wie Bsp. 1 her, außer der Verwendung einer ersten 7,0 g/ft² (131,8 g/m²) Fasermatte mit wenig Bindemittel in dem Verbundgewebe. Man stelle eine geeignete aufschäumbare Mischung zur Bildung eines 4 Inch (10 cm) dicken Schaumes mit einer Dichte in dem Bereich von Bsp. 1 zur Verfügung und ermögliche es der aufschäumbaren Mischung, in einen 4 Inch (10 cm) dicken Schaum zu expandieren.
Bsp. 2 hat auch expandierbare Fasern, die im Wesentlichen einheitlich über den ganzen Schaum hindurch von der Oberfläche des Schaumes bis zu seiner unteren Oberfläche verteilt sind. Bsp. 2 besteht sowohl den Decken- wie auch den Wandteil des UBC 26-3 RCBT und erfüllt die Voraussetzungen für die FM 4880 Genehmigung.
Die Beispiele 1 und 2 illustrieren PSV-Stoffe der vorliegenden Erfindung mit einer Dicke von 2 und 4 Inch (5 und 10 cm), die einen halogenfreien Rest an Treibmittelzusammensetzung enthalten.
Bsp. 3
Man fördere obere und untere Deckschichten zwischen einen Spalt von zwei maßgebenden Walzen. Die obere Deckschicht umfasst eine 15 Mil dicke, nicht expandierende Fließgewebe-Glasfasermatte mit einem Basisgewicht von 71,5 g/m² (zum Beispiel MANNIGLAS^® 1200; MANNIGLAS ist ein Markenname der Lydall, Inc.), die an eine 0,7 Mil (0,0178 m) dicke Aluminiumfolie gebunden ist. Die untere Deckschicht ist eine 0,9 Mil (0,023 mm) dicke Aluminiumfolie. Man positioniere die obere Folie so, dass die Glasfasermatte zwischen den Aluminiumfolien liegt.
Man fördere eine erste Fasermatte durch eine Wellenbildungsvorrichtung auf die obere Deckschicht vor dem Spalt. Die erste Fasermatte ist eine Glasmatte mit 6,3 Gewichtsprozent Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte. Die erste Fasermatte wiegt 7 Gramm pro Quadratfuß (g/ft²) oder 131 Gramm pro Quadratmeter (g/m²).
Man verteile auf der ersten Fasermatte eine aufschäumbare Mischung (die gleichen schäumbaren Mischungen wie in Bsp. 1) direkt vor dem Spalt der maßgebenden Walzen.
Man drücke die oberen und unteren Deckschichten an dem Spalt der maßgebenden Walzen zusammen, was die aufschäumbare Mischung durch die erste Fasermatte und die 15 Mil dicke, nicht expandierende Fließfaser-Glasfasermatte hindurch zwängt. Man fördere die zusammengedrückte Zusammensetzung durch einen Härtungsofen bei 200 bis 250 Grad Fahrenheit (93–121 °C). Man ermögliche es der komprimierten Zusammensetzung auf eine Dicke von 2 Inch (5 cm) und eine Dichte von 1,7 bis 2,5 Pfund pro Kubikfuß (27,2–40,0 kg pro Kubikmeter) zu expandieren. Die aufschäumbare Mischung expandiert in dem Härtungsofen, wodurch ein PSV hergestellt wird. Die erste Fasermatte expandiert mit der aufschäumbaren Mischung und erstreckt sich innerhalb von 0,5 Inch (1,27 cm) der oberen Deckschicht. Die an die Deckschicht gebundene Fasermatte expandiert nicht erwähnenswert.
Man schneide den resultierenden PSV in Platten von 48 Inch (122 cm) Breite mal 96 Inch (244 cm) Länge. Man verwende 6 Platten für Tests gemäß dem UBC 26-3 RCBT, sowohl für den Wand- wie auch den Deckenteil. Die Platten bestehen den Wand- sowie den Deckenteil des RCBT ohne Flammen aus der Tür heraus, ohne Verkohlen an den äußeren Enden und ohne übermäßigen Rauch. Bsp. 3 erfüllt die Erfordernisse für die FM 4880 Genehmigung.
Bsp. 3 illustriert einen PSV, der die FM 4880 Genehmigung erhält, und zwar hauptsächlich bedingt durch die brandverzögernden Eigenschaften einer nicht expandierbaren Glasfasermatte, die innerhalb von 0,125 Inch (3,2 mm) der oberen Deckschicht vorliegt, sowie relativ wenig expandiertem Glasfilm, der über den Rest des Schaumes verteilt vorliegt. Von einem ähnlichen PSV ohne jeglichem expandierbaren Glas wird erwartet, dass er sich auch ausreichend verhält, um die FM 4880 Genehmigung zu erhalten.

Claims

Ein Polymerschaumverbund, enthaltend einen Polymerschaum, ausgewählt aus Polyurethan- und Polyisocyanuratschaum, der sich gegenüberliegende vordere und rückwärtige Oberflächen hat, wobei dieser Schaum enthält: a) Halogene in einer Konzentration von wenigstens 4 Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf das Schaumgewicht, wobei wenigstens 10 Gew.-% der Halogenkonzentration aus einer hochhalogenierten Verbindung stammen; b) Phosphor in einer Konzentration von wenigstens 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Schaumgewicht; c) einen Rest einer Treibmittelzusammensetzung, die weniger als 50%, bezogen auf das Gewicht des Restes der Treibmittelzusammensetzung, Chlorfluorkohlenstoff- und Chlorfluorkohlenwasserstofftreibmittel enthält; d) brandverzögernde Fasern in einer mittleren Konzentration von wenigstens 1 Gew.-%, bezogen auf das kombinierte Gewicht des Schaumes und der Faser, innerhalb von 0,125 in. (3,2 mm) von der vorderen Oberfläche des Schaumes; e) eine Deckschicht, die wenigstens an der vorderen Oberfläche anhaftet, wobei diese Deckschicht eine freiliegende Metallfolie aufweist; und wobei dieser Polymerschaumverbund sowohl den Wand- wie auch den Deckenteil des United Building Code 26-3 Room Corner Burn Test besteht und die Qualifikationen für die Factory Mutual 4880 Genehmigung erfüllt.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei die brandverzögernden Fasern in dem Schaum innerhalb von 0,5 in. (12,7 mm), oder über die Dicke des Schaumes, welches jeweils weniger ist, verteilt sind und bis auf innerhalb von 0,125 in. (3,2 mm) von der vorderen Oberfläche des Schaumes reichen.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei der Schaum außerdem einen Rest halogeniertes Polyol enthält.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 3, wobei das halogenierte Polyol ein bromiertes Polyol ist.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 3, wobei das halogenierte Polyol Tetrabromphthalatdiol ist.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei der Schaum außerdem ein halogeniertes Phosphat enthält.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 6, wobei das Phosphat Tris(2-chlorpropyl)phosphat ist.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei der Rest der Treibmittelzusammensetzung aus Treibmitteln besteht, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Kohlendioxid, Wasser, nichthalogenierten Kohlenwasserstoffen und 2-Chlorpropan.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei der Rest der Treibmittelzusammensetzung frei von halogenierten Treibmitteln ist.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei die brandverzögernden Fasern Glasfasern sind.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei die brandverzögernden Fasern sich bis zur vorderen Oberfläche des Polymerschaumes erstrecken.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei die brandverzögernden Fasern aus einer expandierbaren Fasermatte umfassen, die im Wesentlichen einheitlich in dem gesamten Polymerschaum verteilt sind.
Der Polymerschaumverbund nach Anspruch 1, wobei der Schaum eine Dicke von mehr als 2 in. (5 cm) hat.
Ein Verfahren zur Herstellung des Polymerschaumverbunds nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: (i) Fördern einer unteren Deckschicht und einer oberen Deckschicht, so dass die obere Deckschicht oberhalb und im Wesentlichen planar zu der unteren Deckschicht ist; (ii) Verteilen einer brandverzögernden Faserkomponente zwischen den Deckschichten; (iii) Verteilen einer aufschäumbaren Mischung, ausgewählt aus aufschäumbaren Polyurethanharz und Polyisocyanuratharz-Mischungen zwischen der oberen und unteren Deckschicht; (iv) Zusammendrücken der oberen und unteren Deckschicht durch einen maßgebenden Spalt, wodurch das Eindringen der aufschäumbaren Mischung in die Faserkomponente erreicht wird; (v) Expandieren der aufschäumbaren Mischung zu einem Polymerschaum; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Folgende: die Schritte (i) und (ii) können gleichzeitig erfolgen; die Schritte (ii) und (iii) können in jeder Reihenfolge in bezug aufeinander erfolgen; wenigstens eine der Deckschichten weist eine freiliegende Metallfolie auf; und die aufschäumbare Mischung enthält eine Treibmittelzusammensetzung, die weniger als 50 Gew.-% Chlorfluorkohlenstoff- und Chlorfluorkohlenwasserstofftreibmittel, bezogen auf das Gewicht des Treibmittels, enthält und auch ausreichend Halogen, Phosphor und hochhalogenierte Verbindungen enthält, um einen Schaum zu erzeugen, der die Anforderung gemäß Anspruch 1 erfüllt.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die obere Deckschicht eine Metallfolie, die an einer Glasmatte anhaftet, umfasst und die obere Deckschicht so orientiert ist, dass sich die Glasmatte zwischen der Metallfolie und der unteren Deckschicht befindet.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Faserkomponente eine erste expandierbare Fasermatte enthält und Schritt (ii) außerdem das Befördern der ersten expandierbaren Fasermatte auf die untere Deckschicht umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die faserige Komponente eine erste expandierbare Fasermatte umfasst, die Teil einer Verbundbahn ist, die die erste expandierbare Fasermatte, angeordnet auf der unteren Deckschicht, enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste expandierbare Fasermatte eine expandierbare Fasermatte mit niedrigem Bindemittelgehalt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 16, außerdem umfassend das Befördern einer Verbundbahn, die eine Fasermatte mit niedrigem Bindemittelgehalt enthält und auf einer Trägerbahn angeordnet ist, zwischen die Deckschichten und auf die erste expandierbare Fasermatte vor Schritt (iv), so dass sich die Trägerbahn zwischen der Matte mit niedrigem Bindemittelgehalt und der ersten expandierbaren Fasermatte befindet und wobei die aufschäumbare Mischung in Schritt (iv) in die Verbundbahn eindringt.