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DE3732200A1 - Process for the production of a flameproofed, open-cell polyurethane foam - Google Patents

Process for the production of a flameproofed, open-cell polyurethane foam

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DE3732200A1
DE3732200A1 DE19873732200 DE3732200A DE3732200A1 DE 3732200 A1 DE3732200 A1 DE 3732200A1 DE 19873732200 DE19873732200 DE 19873732200 DE 3732200 A DE3732200 A DE 3732200A DE 3732200 A1 DE3732200 A1 DE 3732200A1
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drying
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Metzeler Schaum GmbH
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Abstract

The invention relates to a process for the production of a flameproofed foam in the form of a foam web. According to the invention, an open-cell foam web having a thickness of 5-50 mm is passed, in the compressed state, into an impregnation bath containing carboxyl-containing latex and zinc salt of a polymetaboric acid and/or aluminium hydroxide and is homogeneously impregnated while being relaxed, the foam web is subsequently, after leaving the impregnation bath, squeezed out to a prespecified impregnation content with recompression, and the web impregnated in this way is dried with sucking-through of hot air at a temperature increasing from 70@C to a maximum of 170@C over a period of at least 5 minutes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her­ stellung eines flammhemmend ausgerüsteten Schaumstoffs mittels Imprägnieren einer Schaumstoffbahn mit einem Feststoffe enthaltenden organischen Bindersystem und anschließendem Trocknen der imprägnierten Bahn.The invention relates to a method for Her position of a flame-retardant foam by impregnating a foam sheet with a Organic binder system and solids then drying the impregnated sheet.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 27 54 313 bekannt. Danach soll der Schaumstoff imprägniert und anschließend bei einer Temperatur von etwa 100°C oder wenig darüber getrocknet werden. Bei dieser Temperatur soll die thermische Belastung des Schaumstoffs bei der Vernetzung sehr klein gehalten werden, wodurch sich da­ rüber hinaus noch die erforderliche Zeit für die Ver­ netzung verkürzen soll.Such a method is known from DE-OS 27 54 313 known. Then the foam should be impregnated and then at a temperature of about 100 ° C or little dried over it. At this temperature the thermal load on the foam should Networking can be kept very small, which makes it there the time required for the ver network should shorten.

Ein auf diese Weise imprägnierter und getrockneter Schaumstoff weist jedoch sehr schlechte physikalische Werte auf, wobei insbesondere die Dauergebrauchseigen­ schaften in Form beispielsweise des Druckverformungs­ restes sehr schlecht sind und damit ein solcher Schaum­ stoff als nicht brennbarer Polsterwerkstoff nicht ein­ gesetzt werden kann.An impregnated and dried in this way However, foam has very poor physical Values, in particular the permanent use Shapes in the form of, for example, the compression set the rest are very bad and therefore such a foam material as a non-combustible upholstery material can be set.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein schwerentflammbarer Schaumstoff geschaffen werden kann, dessen physikali­ schen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Dehnung gegenüber der ursprünglichen Schaumstoffmatrix kaum verändert sind und der darüber hinaus optimale Dauerge­ brauchseigenschaften aufweist.The invention is therefore based on the object Specify the process by which a flame retardant Foam can be created, the physi properties such as tensile strength and elongation  hardly compared to the original foam matrix are changed and the optimal permanent has useful properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgese­ hen, daß eine offenzellige Schaumstoffbahn mit einer Dicke von 5 bis 50 mm im komprimierten Zustand in ein carboxylgruppenhaltigen Latex und Zinksalz einer Poly­ metaborsäure und/oder Aluminiumhydroxid enthaltendes Imprägnierbad geführt und unter Entlastung homogen getränkt wird, daß die Schaumstoffbahn anschließend nach Verlassen des Imprägnierbades unter erneuter Kom­ primierung 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 achieve this object, the invention provides hen that an open cell foam sheet with a Thickness from 5 to 50 mm in the compressed state latex containing carboxyl groups and zinc salt of a poly Containing metaboric acid and / or aluminum hydroxide Impregnation bath led and homogeneous with relief is soaked that the foam sheet then after leaving the impregnation bath with renewed com priming to a given impregnation content is squeezed out and that the so impregnated web while sucking hot air under one of 70 ° C to a maximum temperature of 170 ° C dried for at least 5 minutes becomes.

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 herkömm­ licher Meinung keine Schädigung des Schaumstoffs selbst bewirkt, physikalische Eigenschaften des ge­ tränkten Schaumstoffs erhalten, die mindestens denen der ungetränkten Schaumstoffmatrix entsprechen.Such a method is an optimal one and homogeneous impregnation of the foam possible, so that so that a homogeneous fire behavior is obtained. There Be careful with the gentle drying a relatively high temperature, contrary to conventional I think no damage to the foam itself causes physical properties of the ge Soaked foam received at least those correspond to the unimpregnated foam matrix.

Zweckmäßigerweise erfolgt dabei die Trocknung der Schaumstoffbahn in mindestens drei Zonen stufenförmig ansteigender Temperatur.The drying of the Foam sheet in steps in at least three zones increasing temperature.

Die Temperaturführung bei der Trocknung über die Schichtdicke der Schaumstoff-Polyurethanbahn wird zweckmäßigerweise dadurch konstant gehalten, daß die Trocknung selbst kann mittels mehrerer rotierender, im Innern mit Unterdruck beaufschlagter Siebtrommeln er­ folgt, über die die getränkten Schaumstoffbahn unter wechselseitiger Umschlingung geführt wird.The temperature control during drying over the Layer thickness of the foam polyurethane sheet expediently kept constant in that the Drying itself can be done using several rotating, in  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 According to the method, the compression set was 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 impregnated and dried method 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 (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines flammhemmend aus­ gerüsteten Schaumstoffs mittels Imprägnieren einer Schaumstoffbahn mit einem Feststoffe enthaltendenden organischen Bindersystem und anschließendem Trocknen der imprägnierten Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine offenzellige Schaumstoffbahn mit einer Dicke von 5-50 mm im komprimierten Zustand in ein carboxyl­ gruppenhaltigen Latex und Zinksalz einer Polymetabor­ säure und/oder Aluminiumhydroxid enthaltendes Impräg­ nierbad geführt und unter Entlastung homogen getränkt wird, daß die Schaumstoffbahn anschließend nach Ver­ lassen des Imprägnierbades unter erneuter Komprimierung auf einen vorgegebenen Imprägniergehalt ausgepreßt wird, und daß die so imprägnierte Bahn unter Hindurch­ saugen von Heißluft unter einer von 70°C auf maximal 170°C ansteigenden Temperatur über einen Zeitraum von mindestens 5 Minuten getrocknet wird.1. A process for producing a flame-retardant foam made of foam by impregnating a foam sheet with an organic binder system containing solids and then drying the impregnated sheet, characterized in that an open-cell foam sheet with a thickness of 5-50 mm in the compressed state in a carboxyl-containing latex and zinc salt of a polymeric acid and / or aluminum hydroxide-containing impregnating bath and homogeneously soaked under discharge, that the foam web is then pressed after leaving the impregnating bath with renewed compression to a predetermined impregnating content, and that the so impregnated web is sucked in with hot air is dried under a temperature increasing from 70 ° C to a maximum of 170 ° C for a period of at least 5 minutes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der Schaumstoffbahn in mindestens drei Zonen stufenförmig ansteigender Temperatur erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the drying of the foam sheet in at least three zones of increasing temperature. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturführung bei der Trocknung über die Schichtdicke der Polyurethan-Schaumstoffbahn dadurch konstant gehalten wird, daß die Trocknung mittels mehrerer rotierender, im Innern mit Unterdruck beaufschlagter Siebtrommeln erfolgt, über die die ge­ tränkte Schaumstoffbahn unter wechselseitiger Umschlin­ gung geführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the temperature control during drying about the layer thickness of the polyurethane foam sheet is kept constant in that the drying by means of several rotating ones, inside with negative pressure acted sieve drums takes place over which the ge soaked foam sheet under mutual wrapping is led.   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Siebtrommeln hintereinander geschal­ tet werden.4. The method according to claim 3, characterized in that at least three sieve drums are formed in a row be tested. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnierbad bis zur Höhe des Quetschspaltes der ersten Komprimierstufe mit Imprägnierflüssigkeit gefüllt ist.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.
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