EP0355193A1

EP0355193A1 - Verwendung eines elastischen, feuerhemmenden Faserverbundmaterials für Polsterungen

Info

Publication number: EP0355193A1
Application number: EP88113885A
Authority: EP
Inventors: Wolff Graf Von Rex; Hans Fetzer; Hans-Jörg Dipl.-Ing. FH Schatz
Original assignee: Rex-Patent Graf von Rex KG
Current assignee: Rex-Patent Graf von Rex KG
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-02-28

Abstract

Beschrieben wird die Verwendung eines elastischen, feuerhemmenden Faserverbundmaterials mit einem fest mit einem Trägergewebe verbundenen dichten Faservlies, enthaltend Kohlenstoffasern oder eine homogene Mischung aus hochfesten organischen Fasern und thermisch stabilen Fasern, als Polsterauflage von gepolsterten Möbeln und/oder als Polsterunterlagen von Raumauskleidungen, insbesondere von Sitzen bzw. von Wandbespannungen von Fahrzeugen, namentlich von Flugzeugen.

Description

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines elastischen, feuerhemmenden Faserverbundmaterials für Polsterungen und Raumauskleidungen.
Zur feuerhemmenden Ausrüstung von Polsterungen bzw. Polstermaterialien ist es bereits bekannt, die eingesetzten Textilmaterialien mit flammschützenden und/oder feuerhemmenden Appreturen auszurüsten. Dies hat bei den heutzutage üblicherweise verwendeten Deckstoffen auf der Grundlage von synthetischen organischen Fasern, wie Polyesterfasern, Polyamidfasern etc. nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Darüber hinaus ergibt sich keine ausreichende Feuerhemmung dann, wenn die unter dem Deckgewebe vorliegenden Polstermatieralien nicht ebenfalls feuerfest oder flammhemmend ausgerüstet sind.
Es ist bereits bekannt, als flexible Hitze- und Feuerschutzmaterialien Gewebe auf Basis von Asbestfasern einzusetzen. Bei diesen Materialien wird die Feuerfestigkeit durch die Anwendung der nichtbrennbaren und auch bei thermischer Belastung sehr feste Asbestfasern erreicht. In vielen Fällen wurden bei der Herstellung von Garnen bzw. Geweben auf Asbestfasergrundlage auch organische Fasern zugemischt. Hierdurch ist es möglich geworden, auch feine Gewebe mit einem Flächengewicht von etwa 500 g/m² herzustellen. Die Zumischung von organischen Fasermaterialien wie Baumwolle oder Zellwolle hat dazu geführt, daß im Brandfall eine Verkokung dieser Materalien erfolgt, so daß an der Oberfläche eine Verkrustung entsteht, die ebenfalls den Feuerschutz unterstützt.
Da aufgrund von Gesundheitsaspekten aber auch aus Gründen der Beschaffung von Asbestfasern dieses Material zukünftig für diese Zwecke nicht mehr in Frage kommt, sind asbestfreie Schutz- und Abdeckmatten als Hitze- und Feuerschutzmaterialien auf der Grundlage von hochfesten Aramidfasern in Verbindung mit Kohlenstoffasern (voroxidierten Polyarylnitrilfasern) entwickelt worden, aus welchen Fasern nach herkömmlichen Verarbeitungsmethoden Garne und anschließend Gewebe hergestellt wurden (siehe Chemiefasern/Textilindustrie, 37./89. Jahrgang (1987) T 60). Es ist auch bereits bekannt, als Interlinergewebe für Flugzeugsitze Gewebe oder Gestricke aus Aramidfasern gegebenenfalls in Kombination mit Karbonfasern einzusetzen (Chemiefasern/Textilindustrie, 37./89. Jahrgang (1987) T 62). Der Nachteil dieser Produkte bei Feuereinwirkung besteht darin, daß durch die kompakte Verbindung der einzelnen Faserkomponenten keine allzu große thermische Belastbarkeit möglich ist, was sich insbesondere dann bemerkbar macht, wenn wegen zu größer Hitzeeinwirkung auch geschmolzene Metallspritzer auf das Material auftreffen. Durch die verhältnismaßig hohe Dichte, in der das Fasermaterial angeordnet ist, ergibt sich weiterhin eine rasche Weiterleitung der Wärme und damit eine Zerstörung der benachbarten organischen Fasermaterialien.
Von der Anmelderin sind bereits Schutz- und Abdeckmatten entwickelt worden für den universellen Einsatz als Arbeits- und Hitzeschutz bei Schweiß- und Trennarbeiten, für Abdeckungen und zur gezielten Temperaturregelung zu bearbeitender heißer Teile. Diese Schutz- und Abdeckmatten umfassen ein nichtentflammbares Faservlies, welches mit einem Gittergewebe aus glasfaser- oder metall-verstärkten Spezialgarnen verbunden ist.
Es hat sich nunmehr überraschenderweise gezeigt, daß in bestimmter Weise aufgebaute, elastische feuerhemmende Faserverbundmaterialien dieser Art, nämlich solche mit einem fest mit einem Trägergewebe verbundenen dichten Faservlies, welches Kohlenstoffasern, namentlich Karbonfasern oder voroxidierte Polyacrylnitrilfasern, oder eine homogene Mischung aus hochfesten organischen Fasern und thermisch stabilen Fasern enthält, sich hervorragend als Polsterauflage von gepolsterten Möbeln und als Polsterunterlage von Raumauskleidungen eignen, wobei sie sich besonders vorteilhaft als Brandschutzzwischenlagen bzw. -unterlagen für Sitze bzw. Wandbespannungen von Fahrzeugen, insbesondere von Flugzeugen erwiesen haben, weil die hierfür normalerweise eingesetzten Deckstoffe bzw. Polsterunterlagen nicht dazu geeignet waren, die erforderliche Hitzebeständigkeit und Feuerfestigkeit sicherzustellen. In diesen Fallen übernimmt daß sogenannte Deckgewebe den mechanischen Schutz. Dieses Deckgewebe, daß in der Regel aus synthetischen Fasern, wie Polyesterfasern besteht, besitzt den Nachteil, daß es bei Hitzeeinwirkung schmilzt und leicht brennt und damit dar darunterliegende Polstermaterial, welches in der Regel aus Kunststoffschaum besteht, ebenfalls nicht vor einer Brandeinwirkung zu schützen vermag. Dies ist natürlich in geschlossenen Räumen, wie beispielsweise in Flugzeugkabinen, im Brandfalle von verheerender Wirkung. Hier vermittelt nun das angegebene Faserverbundmaterial einen hervorragenden Feuerschutz in Form eines sogenannten Fire-Blockers, da im Brandfalle das abschmelzende Material durch das hohe Abstützvermögen der Zwischenlage aus diesem Faserverbundmaterial übernommen wird. Durch die Fixierung des Faservlieses auf dem Tragergewebe wird erreicht, daß auch bei Dauerbelastung kein Zusammenschieben der Faserkomponenten erfolgt. Aufgrund der Elastizität und Flexibilität dieses feuerhemmenden Faserverbundmaterials lassen sich hervorragende Eigenschaften im Hinblick auf die Abnutzung und die Gebrauchstüchtigkeit erreichen und beliebig geformte Polsterkerne, wie jene von Kopfstützen und Armlehnen ohne weiteres formschlüssig bedecken. Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung gemäß Hauptanspruch. Ge genstand der Unteransprüche sind bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.
Die Erfindung betrifft somit die Verwendung eines elastischen, feuerhemmenden Faserverbundmaterials mit einem fest mit einem Trägergewebe verbundenen dichten Faservlies, enthaltend Kohlenstoffasern oder eine homogene Mischung aus hochfesten organischen Fasern und thermisch stabilen Fasern, als Polsterauflage von gepolsterten Möbeln und/oder als Polsterunterlage von Raumauskleidungen. Mit besonderem Vorteil setzt man dieses Faserverbundmaterial als den Polsterkern umgebende Polsterauflage von Sitzen und/oder als Polsterunterlage von Wandbespannungen von Fahrzeugen, insbesondere von Flugzeugen, Kraftfahrzeugen, Eisenbahnabteils und dergleichen ein.
Als Kohlenstoffasern können in dem Faservlies Kohlenstoffasern, Carbonfasern, Graphitfasern enthalten sein. Mit besonderem Vorteil verwendet man ein Faserverbundmaterial, welches als hochfeste organische Fasern Aramidfasern, beispielsweise Kevlarfasern oder Nomex-Fasern, voroxidierte Polyacrylnitrilfasern, Carbonfasern und/oder Graphitfasern enthält.
Als thermisch stabile Fasern enthält das Faservlies des erfindungsgemäß verwendeten Faserverbundmaterials anorganische oder organische Fasermaterialien, wie Glasfasern, Keramikfasern, Steinwolle, Basaltwolle oder Kohlenstofffasern, Carbonfasern, Graphitfasern, Polybenzimidfasern und/oder Phenolharzfasern, welche zusammen mit den hochfesten organischen Fasern, wie sie oben angesprochen wurden, ein Faservlies ergeben, welches temperaturbeständig und hitzedämmend, bruch- und reißfest ist und dennoch flexibel verformbar ist, so daß es ein- oder mehrfach gefaltet werden kann und sich ohne weiteres auch an komplizierter geformte Polsterunterlagen anpaßt.
Das Faservlies des erfindungsgemäß verwendeten Faserverbundmaterials kann weiterhin zusätzliche Bestandteile enthalten, beispielsweise Stahlfasern zur Verhinderung der statischen Aufladung oder Schmelzfasern (PM) die ein Verschmelzen mit den Fasern des Faservlieses bzw. des Faservlieses mit dem Trägergewebe und damit eine weitere Verbesserung der Festigkeit des Faserverbundmaterials bewirken.
Mit besonderem Vorteil liegt das Faservlies des erfindungsgemäß verwendeten Faserverbundmaterials in Form einer gleichmäßig dichten, homogenen Mischung vor, die 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 20 bis 40 Gew.-% der hochfesten organischen Fasern bzw. Kohlenstoffasern und 90 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 80 bis 60 Gew.-% der thermisch stabilen Fasern enthält, wobei diese beiden Faserarten auch in Form von Mischungen unterschiedlicher Fasern dieser Art vorliegen können. Darüber hinaus kann das Faservlies neben den oben bereits angesprochenen weiteren Fasern auch Flammschutzmittel etc. enthalten.
Die Fasern des Faservlieses besitzen vorzugsweise einen Titer von 1 bis 5, bevorzugter 1,7 bis 3,3 Dezitex und eine Faserlänge von 20 bis 100 mm, vorzugsweise 40 bis 60 mm.
Das Faservlies kann in einer Dicke von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 2 bis 5 mm aufweisen und ein Flächengwicht von 50 bis 750, bevorzugter von 100 bis 150 g/m² besitzen.
Als Trägergewebe enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Faserverbundmatrial vorzugsweise ein Gittergewebe oder ein Geflecht aus Glasfasern, Aramidfasern und/oder Metallfasern bzw. Metalldrähten, welches sicherstellt, daß das weiche und geschmeidige, gleichmäßig dichte Faservlies sich auch bei der Verwendung in der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes nicht verformt oder verschiebt. Die Fixierung des Faservlieses mit dem Trägergewebe kann mechanisch, chemisch oder thermisch erfolgen, beispielsweise durch Nadeln, durch Verkleben oder durch Verschmelzen.
Das Trägergewebe des Faserverbundmaterials kann eine Maschenweite von 2 bis 20 mm bevorzugter von 5 bis 10 mm aufweisen.
Das erfindungsgemäß verwendete Faserverbundmaterial besitzt vorzugsweise ein Flächengewicht von 200 bis 1000 g/m², noch bevorzugter von 200 bis 600 g/m².
Das erfindungsgemäß eingesetzte elastische, feuerhemmende Faserverbundmaterial läßt sich in der Weise herstellen, daß man zunächst die für das Faservlies bestimmten Fasern in einem Mischprozeß homogen vermengt. Anschließend erfolgt die Ausrichtung der Fasern mit Hilfe eines Krempelprozesses, wonach ein feines Vlies der gewünschten Dicke erzeugt wird.
Das gebildete Faservlies wird vorzugsweise durch Nadeln mit einem Glasgittergewebe bzw. einem Metalldrahtgittergewebe verbunden. Dabei werden die einzelnen Fasern in eine dreidimensionale Anordnung gebracht. Hierdurch ergibt sich ein leichtes, flexibles Faserverbundmaterial, welches bei sehr geringem Gewicht eine hohe Hitze- und Feuerzchutzwirkung entfaltet.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung wird dieses Faserverbundmaterial in der gewünschten Schichtstärke auf die Polsterung beispielsweise eines Flugzeugsitzes aufgebracht und dann mit dem üblichen Deckstoff überdeckt. Es hat sich gezeigt, daß in dieser Weise aufgebaute Polsterungen die Flammschutzerfordernisse erfüllen, die für Flugzeugsitze eingehalten werden müssen (Flammability Requirements for Aircraft Seat Cushions (14 CFR Part 25 Amendment No. 59) FAR 25.853c, F II and Advisory Circular (February 10, 1986).
Bei einem Flugzeugsitzmaterial auf der Grundlage eines Polsterschaums mit einem Raumgewicht von 47 kg/m³, dem erfindungsgemäß verwendeten Faserverbundmaterial mit einem Flächengewicht von 215 g/m² und einem Deckgewebe aus 100 Polyester mit einem Flächengewicht von 490 g/m² ergab sich bei der Flammbeständigkeitsuntersuchung ein durchschnittlicher Gewichtsverlust von etwa 6 % bei einer Brennlänge zwischen 160 (Sitz) und 250 (Lehne) mm, wobei das brennende Material ohne weiteres von Hand gelöscht werden konnte.
Bei einer Hitzebeanspruchung des erfindungsgemäß eingesetzten Faserverbundmaterials werden zunächst die äußersten Faserschichten angegriffen und zum Teil verkokt. Dadurch, daß das Untermaterial sehr elastisch und feinporig ist, splittert die Oberschicht nicht, wie bei anderen Materialien, ab, sondern verbindet sich mit dem Grundmaterial und bildet durch seine verkrustete Struktur einen Hitzeschild. Das Material bleibt dadurch insgesamt gesehen temperaturbeständig und hitzedämmend, ist bruch- und reißfest und auch nach einer Hitzebeanspruchung noch flexibel.
Aufgrund der guten Wärme- bzw. Hitzeabschottung durch die Faservliesschicht wird auch bei höchster Belastung das Trägergewebe von einer Temperaturbelastung weitgehend ausgeschlossen und vermag seine Aufgabe als Festigkeitsträger daher ohne weiteres beizubehalten. Für besonders hohe Beanspruchungen ist erfindungsgemäß mit Vorteil die Verwendung eines Trägergewebes in Form eines feinen Metalldrahtgitters möglich. Im allgemeinen reicht jedoch die Verwendung eines Trägergewebes in Form eines Glasgittergewebes aus, da die Oberseite, nämlich das Faservlies die Temperatur so weit abdämmt, daß ein Schmelzen der Glasfasern verhindert wird.

Claims

1. Verwendung eines elastischen, feuerhemmenden Faserverbundmaterials mit einem fest mit einem Trägergewebe verbundenen dichten Faservlies, enthaltend Kohlenstoffasern oder eine homogene Mischung aus hochfesten organischen Fasern und thermisch stabilen Fasern, als Polsterauflage von gepolsterten Möbeln und/oder als Polsterunterlagen von Raumauskleidungen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundmaterial als Polsterauflage von Sitzen bzw. als Polsterunterlage von Wandbespannungen von Fahrzeugen, insbesondere von Flugzeugen, eingesetzt wird.

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundmaterial als hochfeste organische Fasern Aramidfasern, voroxidierte Polyacrylnitrilfasern oder Karbonfasern enthält.

4. Verwendung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundmaterial als thermisch stabile Fasern Glasfasern, Keramikfasern, Steinwolle, Basaltwolle, Kohlenstoffasern, Carbonfasern, Graphitfasern, Polybenzimidfasern und/oder Phenolharzfasern enthält.

5. Verwendung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundmaterial als Trägergewebe ein Gittergewebe oder ein Geflecht aus Glasfasern, Aramidfasern und/oder Metallfasern bzw. Metalldrähten umfaßt.

6. Verwendung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies als weitere Bestandteile Stahlfäsern und/oder Schmelzfasern enthält.

7. Verwendung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies des Faserverbundmaterials eine gleichmäßig dichte, homogene Mischung aus 10 bis 50 Gew.-% hochfesten organischen Fasern und 90 bis 50 Gew.-% thermisch stabilen Fasern enthält.

8. Verwendung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergewebe des Faserverbundmaterials eine Maschenweite vom 2 bis 20 mm aufweist.

9. Verwendung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundmaterial ein Flächengewicht von 100 bis 1000 g/m², vorzugsweise von 200 bis 600 g/m² besitzt.