DE1694560A1 - Process for the production of flame-retardant, in particular non-flammable polyurethane foams - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen, insbesondere unbrennbaren Polyurethan-Schaumstoffen.Process for the production of flame-retardant, especially non-combustible Polyurethane foams.

Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von selbstverlöschenden, verschäumten Polyurethanen bekannt1 welche aus Gemischen bestehen, die POlyester bzw. Polyäther, Polyisocyanate, gebräuchliche Katalysatoren und Zusatzstoffe, sowie flammhemmende Zusatzstoffe enthalten.There are already processes for the production of self-extinguishing, foamed polyurethanes known1 which consist of mixtures, the polyesters or polyethers, polyisocyanates, common catalysts and additives, as well contain flame retardant additives.

Es gibt z.Z. verschiedene Möglichkeiten, um schwerentflammbare bzw. selbstverlöschende @chäums herzustellen.There are currently various possibilities to protect flame retardant resp. to produce self-extinguishing @ chäums.

So werden z.B.: 1. Zusätze von organischen Phosphorverbindungen wie Tri-2,3-dribrom (chlor) propyl-phosphut, 2. Zusätze von organischen Halogenverbindungen wie Pentabromdiphenyl und Pentabromdiphenyläther, 30 hochmolekulare Polyole, die bereits Chlor, Brom Oder Phosphor im Molekäl enthalten, verwendet.For example: 1. Additions of organic phosphorus compounds such as Tri-2,3-dribromo (chloro) propyl-phosphut, 2. Additions of organic halogen compounds such as pentabromodiphenyl and pentabromodiphenyl ether, 30 high molecular weight polyols, the already contain chlorine, bromine or phosphorus in the molecule.

4. Teilweise wird auch roter Phosphor, in einem Weichmacher verrieben, der Polyolkomponente zugesetzte 5. Verwendung finden auch anorganische Halogenide, wie Ammoniumchlorid zusammen mit schwer brennbaren Weichmachern (Phosphorsäureestern).4. Sometimes red phosphorus is also rubbed in a plasticizer, 5. The polyol component added 5. Inorganic halides are also used, like ammonium chloride together with flame-retardant plasticizers (phosphoric acid esters).

Alle Zusätze besitzen mehr oder weniger große Nachteile. Sie werden als Fremdkörper nicht in den Schaum eingebaut. Sie haben einen Weichmachereffekt oder verspröden den Schaum.All additives have more or less major disadvantages. you will be not built into the foam as a foreign body. They have a plasticizer effect or embrittle the foam.

Schäume mit flammhemmenden Zusätzen sind meist achwundanfällig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, da# die organischen Phosphorverbindungen mit der Zeit hydrolisiert werden und daß, wie dies besonders bei ungesattigten schwerbrennbaren POlyesterharzen der Fall ist, die schwerbrennbaren Eigenschaften des Polyurethanschaumes verschwinden0 Anorganische Sulze sind leicht bydrolisierbar und verlieren so bei Einwirkung von Feuchtigkeit ihre @irkung.Foams with flame retardant additives are usually prone to shrinkage. A Another disadvantage is that # the organic phosphorus compounds with the Time to be hydrolyzed and that, as is particularly the case with unsaturated, difficult to burn Polyester resins are the case with the flame-retardant properties of polyurethane foam disappear0 Inorganic jelly can easily be hydrolyzed and so lose The effect of moisture.

Durch den Zusatz flammhemmender Mittel wird die Verarbeitung der POlyurethanschäumung z.T. erhablich erschwert. Die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Wärmebeständigkeit, werden ebenfalls verschlechtert und die Wärmeleitzahl erhöht.By adding flame retardants, the processing of polyurethane foam becomes easier partly considerably more difficult. The mechanical properties, especially the heat resistance, are also deteriorated and the coefficient of thermal conductivity increased.

Es ist ferner bekannt, Polyurethanschaumstoffe durch Zusatze von anorgansichen Füllstoffen auf Basis von Tonerdehydrat in Mengen bis zu 15 Gewichts-% mechanisch zu verstärken.It is also known to produce polyurethane foams by adding inorganic Fillers based on alumina hydrate in quantities of up to 15% by weight mechanically to reinforce.

Es wurde nun gefunden, da# durch Zusatz von Füllstoffen auf Basis von Tonerdehydrat (A1205 0 3 H2O) in Mengen von mindestens 20 Gew.-% flammwidrige Schaumstoffe aus Polyurethan hergestellt werden können.It has now been found that by adding fillers based on of alumina hydrate (A1205 0 3 H2O) in quantities of at least 20% by weight flame-retardant Polyurethane foams can be produced.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen Polyurethan-Schaumstoffen aus verschäumten Gemischen, die Polyester bzw. Polyäther, Polyisocyanate, gebräuchliche Katalysatoren und anorganische Füllstoffe aus Tonerdehydrat enthalten, welches dadurch gekennzeichnet ist, da# Gemische verwendet werden, die mindestens 20 Gew.-% Tonerdehydrat (Al2O3 # 3 H2() enthalten. Man gelangt zu praktisch unbrennbaren Schaumstoffen, wenn der Gewichtsanteil des Tonerdehydrates über 33 Gewichts-% beträgt.The present invention is therefore a method for Production of flame-retardant polyurethane foams from foamed mixtures, the polyesters or polyethers, polyisocyanates, common catalysts and inorganic ones Contain fillers made of alumina hydrate, which is characterized by the fact that # Mixtures are used that contain at least 20% by weight of alumina hydrate (Al2O3 # 3 H2 () contain. Virtually non-flammable foams are obtained if the proportion by weight of the alumina hydrate is over 33% by weight.

Für die Herstellung des Schaumstoffes nach der Erfindung und zur Bestimmung der Flammbeständigkeit wurden kegelstumpfartige Körper aus Polyursthan geschäumt. @ls Schaumstoff wurde ein handelsüblicher Hartschaumstoff verwedet, der mit Fluorcarbonen geschäumt wurde und welchem verschiedene Anteile an Tonerdehydrat zugeschtzt wurden.For the production of the foam according to the invention and for determination For the purpose of flame resistance, frustoconical bodies made of polyurethane were foamed. @ls foam a commercially available rigid foam was used, the one with fluorocarbons was foamed and to which various proportions of alumina hydrate were added.

Es wurden Probekörper in den Abmessungen 12 x 1,5 x 0,3 cm zur Bestimmung der Flammwidrigkeit nach ASTM 635 - 56 T hergestellt.Test specimens measuring 12 x 1.5 x 0.3 cm were used for determination the flame retardancy according to ASTM 635 - 56 T.

Während des Versuches wurd die Zeit abgestoppt, die die Flamme von der 1 Zoll-Marke bis zur 4 Zoll-Marke benötigt. Die Meßwerte sind in der geigefügte Tabelle 1 umgerechnet in mm/Min. angegeben.During the experiment, the time that the flame from the 1 inch mark to the 4 inch mark is required. The measured values are in the attached Table 1 converted into mm / min. specified.

Zur Ermittlung des Brennverhaltens von Schaumstoffen gilt ASTM D 1692.ASTM D 1692 applies to determining the burning behavior of foams.

Die Untersuchungen wurden jedoch nach 635 - 56 T (Brennverhalten von Kunststoffen) durchgeführt, d# dieses Verfahren genauer die Wirkungsweise des Tonerdehydrates wiedergibt.However, the tests were carried out after 635 - 56 T (burning behavior of Plastics) carried out, d # this process more precisely the mode of action of the alumina hydrate reproduces.

Bei zugabe von 50 Teilen Tonerdahydrat zu 100 Teilen Polyurethan vor dem Schaumvorgang erhält man einen untrennbaren Schaum. (Tabelle 1).When adding 50 parts of alumina dehydrate to 100 parts of polyurethane the foaming process results in an inseparable foam. (Table 1).

Bezogen auf die Gesamtmischung entspricht dies 33 % Tonerdehydrat der Verlust an Treiomittel beim Ausschäumen wares nicht berücksichtigt). Die steigenden wirksamkeit des Fiammschutzmittels erkennt man gut an der abnehmenden Erenageschwindigkeit.In relation to the total mixture, this corresponds to 33% alumina hydrate the loss of foam during foaming was not taken into account). The rising ones The effectiveness of the flame retardant can be recognized by the decreasing Erena speed.

Um zu klären, ob sich das Tonerdehydrat beim Schäumvorgang gleichmäßig vertilt, wurden aus dem Schaumblook jeweils aus dem oberen, mittleren und unteren Teil Proben zur Veraschung entnommen. Dabei ist zu berücksichtigen, da# bei der Veraschung das Kristallwasser des @luminiumoxides nicht erfa#t wird. Die Ergebnisse für 60 und 100 Gew.Teile werden in Tabelle 2 wiedergegeben. Sie zeigen, da# sich Aluminiumoxidhydrat sehr gut im Schaum verteilt. Es wird beim Schaum vorgang mitgerissen und man erhält so uber den ganzen Körper gleichmäßige Eigenschaften.To clarify whether the alumina hydrate is evenly distributed during the foaming process distributed, the top, middle and bottom were made from the foam bloom Part samples taken for incineration. It should be noted that # with the Incineration, the water of crystallization of the aluminum oxide is not detected. The results for 60 and 100 parts by weight are shown in Table 2. They show that # themselves Alumina hydrate is very well distributed in the foam. It is carried away during the foaming process and in this way one obtains properties that are uniform over the whole body.

Die Vorteile bei Verwendung von Tonerdehydrat liegen gegenüber anderen Flammschtzmitteln darin da# die Wärmeformbeetändigkeit der Polyurethanschäume nicht verringert, sondern noch erhöht wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß dafl Flammschutzmittel wasserunlöslich ist und nicht mit der Zeit ausgewaeohen worden kann. Auch tat ein langsames Hinausdiffun dieren nicht zu befurchten.The advantages of using alumina hydrate are over others Flame retardants do not reduce the heat resistance of the polyurethane foams decreased, rather is still increased. Another benefit lies in the fact that the flame retardant is insoluble in water and does not develop over time can be. Also, a slow diffusion did not cause fear.

Bei der Verwendung von Tonerdehydrat als Flammschutzmittel ist Jedoch zu berücksichtgen, daf spezifische Gewicht und die Wärmeleitzahl erhöht werden. S@. @darauf ankommt die geringe Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoffes zu erhalten und ihn gleichzeitig flammwidrig zu machen, genügt es in weiterer ausbildung der Erfindung, den Schaumstoffkörper lediglich mit einem äußeren Uberzug an Tonerdehydrat zu versehen. Zu diesem Zweck kann Tonerdehydrat mit einem Bindemittelt das zugleich auch einen Schaumstoff darstellen kann, als Überzugsschicht in an sich bekannten Weise durch Sprühen, Aufstreichen oder im Tauchverfahren auf den Schaumstoftkörper aufgebracht werden.However, when using alumina hydrate as a flame retardant to take into account that the specific weight and the coefficient of thermal conductivity are increased. S @. It is important to maintain the low thermal conductivity of the foam and to make it flame-retardant at the same time, it is sufficient in further training of the Invention, the foam body only with an outer coating of alumina hydrate to provide. For this purpose, alumina hydrate can do this with a binder at the same time can also represent a foam, as a coating layer in known per se By spraying, brushing or dipping onto the foam body be applied.

Tabelle 1 Brennverhalten von Polyurethanschaumstoff unter Zusatz von Tonerdehydrat. Teile Brenng.echwindigkeit Ergebnis Al2O3 # 3 H2O (von 1" - 4") nach ASTM auf 100 T Mischung 635-56 T O Teile 570 mm/min brennbar 10 " 304 " " 20 " 286 " " 30 " 240 n n 40 " 190 " " 50 " -- unbrennbar 60 " -- " 70 " -- " 80 " -- " 90 " -- " 100 n n Bei den Me#werten handelt es sich um Mittelwerte aus 3 Bestimmungen.Table 1 Burning behavior of polyurethane foam with the addition of alumina hydrate. Parts Burning Speed Result Al2O3 # 3 H2O (from 1 "- 4") according to ASTM to 100 T of mixture 635-56 T O parts flammable at 570 mm / min 10 "304"" 20 "286"" 30 "240 nn 40 "190"" 50 "- incombustible 60 "-" 70 "-" 80 "-" 90 "-" 100 nn The measured values are mean values from 3 determinations.

Tabelle 2 Aschegehalt von Schaumstoff-Mischungen mit 60 und 100 Gew.T.Table 2 Ash content of foam mixtures with 60 and 100 parts by weight.

Tonerdehydrat. @@ile Ausschnitte aus Schaumkörpern Al2O3 # 3 H2O auf 100 T Molto- oben mitte unten pren 60 Teile 28 % 26 % 29 % 100 Teile 34 % 35 % 35 % Mittelwerte aus 2 Bestimmungen.Alumina hydrate. @@ ile cutouts from foam bodies Al2O3 # 3 H2O on 100 T Molto- top middle bottom pren 60 parts 28% 26% 29% 100 parts 34% 35% 35% Mean values from 2 determinations.

7 Seiten Beschreibung 2 patentansprüche7 pages description 2 patent claims

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen Polyurethan Schaumstoffen aus verschäumten Gemischen, die Polyester bzw, Polyathsr, Polyisoeyanurate, gebräuchliche Eatalysatoren und anorganische Füllstoffe aus Tonerdehydrat enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische verwendet werden, die mindestens 20 Gew.% Tonerdehydrat (Al2O3 # 3 H2O) enthaltne. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Process for the production of flame retardant Polyurethane foams made from foamed mixtures, the polyester or, Polyathsr, Polyisoeyanurates, common catalysts and inorganic fillers made from alumina hydrate contain, characterized in that mixtures are used which at least Contains 20% by weight of alumina hydrate (Al2O3 # 3 H2O). 2. Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen Schaumstoffformkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der Formkörper mindestens mit einem Tonerdehydrat enthaltenden Überzug varsehen wird.2. Process for the production of flame-retardant foam moldings according to claim 1, characterized in that # the shaped body with at least one Alumina hydrate containing coating is provided.