DE2618216A1 - Verfahren zur verbesserung der flammfestigkeit und flammwidrigkeit von polstermoebeln, polstern und bezugsstoffen sowie diese polstermoebel, polster und bezugsstoffe - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der flammfestigkeit und flammwidrigkeit von polstermoebeln, polstern und bezugsstoffen sowie diese polstermoebel, polster und bezugsstoffe

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DE2618216A1 DE19762618216 DE2618216A DE2618216A1 DE 2618216 A1 DE2618216 A1 DE 2618216A1 DE 19762618216 DE19762618216 DE 19762618216 DE 2618216 A DE2618216 A DE 2618216A DE 2618216 A1 DE2618216 A1 DE 2618216A1
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Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln
. - - . . Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln
Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln
AvK/Ax
5 KÖLN 1 26· April 1976
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware 19898 (U.S.A.).
Verfahren zur Verbesserung der Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit von Polstermöbeln, Polstern und Bezugsstoffen sowie diese Polstermöbel, Polster und Bezugsstoffe
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Verbesserung der Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit von Polstermöbeln, insbesondere von BezugsLoffen, sowie Polstermöbel, Bezügstoffe, Möbelpolster, Matratzen und Sprungfedermatratzen (box springs) mit verbesserter Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit.
Polstermöbel bieten dem Benutzer zwar Bequemlichkeit und dem Betrachter ein gutes Aussehen, jedoch bergen sie eine große Brandgefahr in der Wohnung und in öffentlichen Gebäuden. Ein sorgloser Zigarettenraucher beispielsweise kann einen Polsterstuhl oder ein Sofa in Brand setzen, indem er eine brennende Zigarette auf dem Bezugstoff liegen läßt. Ferner brennen Polstermöbel im Falle eines Brandes auf dem Grundstück und in Räumlichkeiten leicht und tragen zum Ausbreiten des Feuers bei. Es ist damit zu rechnen, daß die amerikanische Regierung über ihre Verbraucherschutzbehorde in Kürze gewisse Mindestvorschriften hinsichtlich der Sicherheit bekanntgeben wird,
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Telefon: (0221) 23 4541 - 4 · Telex: 868 2307 dopa d · Telegramm: Dompalont Köln
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die Polstermöbel erfüllen müssen, um für den Verkauf im zwischenstaatlichen Handel zugelassen zu werden.
Polstermöbel enthalten im allgemeinen die folgenden Bauteile: 1) ein Gestell, das offen oder geschlossen sein kann und, wenn es offen ist, außerdem ein Gurtband enthält, 2) Federn, 3) ein Polster oder eine Füllung und 4) einen Bezug. Das Gestell besteht in den meisten Fällen aus Holz, kann jedoch auch aus Metall oder Kunststoff oder einer beliebige Kombination dieser Werkstoffe hergestellt werden. Die Federn bestehen gewöhnlich aus Metall, können jedoch auch aus Gummibändern bestehen. Bei gewissen Möbeltypen werden die Federn weggelassen.
Im Rahmen der Erfindung umfaßt der Ausdruck "Polstermöbel" auch Betten und Bestandteile von Betten, z.B. Matratzen und Sprungfedermatratzen. Eine Matratze besteht gewöhnlich aus einem Bezugstoff, einer Polsterung und Federn oder einem Bezugsstoff und einer elastomeren Polsterung ohne Federn. Eine Sprungfedermatratze enthält einen Rahmen und Federn und ist gewöhnlich mit einem Stoff überzogen, der normalerweise durch eine Polsterung gegen Berührung mit den Federn geschützt ist. Die Polsterung ist auf Grund der Natur der darin verwendeten Werkstoffe die Hauptursache der Entflammbarkeit der Möbel. In den meisten Polstermöbeln, die heute hergestellt werden, werden Kissen oder Polster aus Polyurethan-Schaumstoff für die Sitze und häufig auch für die Rückenlehnen verwendet. Polyurethan-Schaumstoff wird häufig auch als Polster in Matratzen verwendet. Dieser Schaumstoff ist jedoch äußerst leicht entflammbar. Als weitere Arten von Polsterungen sind Kissen zu nennen, die mit Polyesterfasern, Cellulosefasern und gummiertem Haar gefüllt sind. Diese Materialien sind nicht nur auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern auch auf Grund ihrer lockeren Faserstruktur entzündlich. Der Bezugsstoff kann aus praktisch jeder Faser oder jedem Fasergemisch einschließlich solchen aus Poly—
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propylen, Nylon, Polyestern, Reyon, Baumwolle und Wolle bestehen. Er kann mit einem Kunststoff oder Elastomeren, z.B. Polyvinylchlorid oder Polyurethan, überzogen sein. Einige dieser Bezugsstoffe sind weniger entflammbar als andere, jedoch schmelzen auch diejenigen, die sich bei Berührung mit einer Feuerquelle (z.B. einer brennenden Zigarette) nicht leicht entzünden, bei der hohen Temperatur dieser Feuerquelle, wodurch das darunter befindliche leichter entzündliche Polstermaterial freigelegt wird.
Es ergibt sich aus den vorstehenden kurzen Ausführungen, · daß die Brandgefahr äußerst wirksam verringert werden könnte, wenn die Gesamtkonstruktion weniger gefährlich gestaltet würde. Würde man den Bezugsstoff oder die Polsterung flammfester machen, würde dies die Sicherheit des vollständigen gepolsterten Teils, z.B. eines Möbelstücks, nicht zwangsläufig erhöhen.
Gemäß der-Erfindung wurde nun gefunden, daß die Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit von Polstermöbeln erheblich verbessert wird, wenn zwischen Bezugsstoff und Polsterung eine Schaumstoffschicht aus einem Chloroprenpolymerisat, die bei der Verbrennungstemperatur eine ge- ■ nügende Wassermenge entwickelt, um den betroffenen Bereich wirksam zu kühlen, und, wenn sie einer brennenden Zigarette ausgesetzt oder dem Radiant Panel Test unterworfen wird, eine wärmeisolierende Kohle zu bilden vermag, die nicht fortglimmt und strukturell unversehrt bleibt, eingefügt oder auf die Oberseite des Bezugsstoffs aufgebracht wird. Unter den Bedingungen eines genormten Tests, z.B. des California-Flammwidrigkeitstests für Polstermöbel, darf ein Polsterstoff, der in inniger Berührung mit dem Polychloroprenschaumstoff gehalten wird, sich nicht entzünden, wenn eine brennende Zigarette auf den Stoff gelegt wird, und der Umfang des Zerfalls des ' Stoffs darf nicht mehr als 5,1 cm in jeder Richtung von der Feuerquelle betragen. Der "Radiant Panel Test" ist ein
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genormter Gradmesser für die Flammenfortpflanzung und wird nachstehend beschrieben.
Die technisch vorteilhafteste Ausführungsform der Erfin- , dung wäre die Aufbringung eines geeigneten Polychloro- ' prenschaumstoffs in der erforderlichen Dicke auf die Unterseite eines Bezugsstoff. Als Alternative kann der Schaumstoff auch auf die Außenseite des Polsters aufgebracht werden. Dies könnte beispielsweise ein Kissen aus Polyurethan-Schaumstoff sein, mit dem eine Außenschicht aus Polychloropren-Schaumstoff zusammenhängend verbunden würde. Es ist auch möglich, gute Flammwidrigkeit zu erzielen, indem, einfach eine Zwischenlage aus Polychloroprenschaumstoff zwischen Bezug und Polster eingefügt wird.
Bezugsstoffe werden häufig wenigstens einseitig mit einer geschlossenen Schicht aus einem Kunststoff oder elasto- ': meren Material überzogen, wodurch sie ein lederartiges Aussehen erhalten. Die Einzelfasern sind durch den Überzug nicht sichtbar. In einem solchen Fall kann der Polychloropren-Schaumstof f gemäß der Erfindung auf die Oberseite anstatt auf die Unterseite zwischen Stoff und Überzug aus Kunststoff oder elastomerem Material aufgebracht : werden.
Bei allen diesen Anwendungen genügt bereits eine Dicke der Polychloropren-Schaumstoffschicht von nur etwa 1,6 mm. Im allgemeinen ist die Dicke nicht größer als 2,54 cm, wobei eine Dicke von etwa 3,2 bis 6,3 mm bevorzugt wird, s Es wurde gefunden, daß bei Aufbringung des Polychloro-
pren-Schaumstoffs unmittelbar auf die Unterseite eines Bezugsstoffs als Schicht mit einer Dicke im bevorzugten Bereich alle geprüften Stoffe unabhängig von der Art der Fasern und der Art der Bindung (z.B. "lose" im Gegensatz ' zu "dicht") den Test mit der brennenden Zigarette bestanden. Die meisten geprüften Stoffe erhielten sogar die höchste Bewertung, d.h. sie zeigten einen Zerfallsbereich von weniger als 3,8 cm von der Feuerquelle in jeder
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Richtung. Die Prüfmethode .wird später im experimentellen Teil ausführlich beschrieben. Außer gewebten Bezugsstoffen können auch Vliesstoffe aus den verschiedensten natürlichen oder synthetischen Fasern verwendet werden.
Der Polychloropren-Schaumstoff muß speziell so zusammengesetzt sein, daß er bei Einwirkung einer brennenden Zigarette oder unter den Bedingungen des Radiant Panel Test eine nicht fortglimmende Kohle mit unversehrt bleibender Struktur bildet. Im allgemeinen sind die beiden folgenden Bestandteile im Schaumstoff enthalten: Ein die Kohlebildung förderndes Mittel und eine anorganische hydratisierte Verbindung, die den größten Teil oder die gesamte Menge ihres Hydratwassers bei der Temperatur des Trocknens und Ausheizens des Schaumstoffs zurückhält, ; aber unter etwa 500°C verliert.
Als verkohlungsförderndes Mittel eignen sich alle chemischen Verbindungen oder Gemische, die bei der Entzündungstemperatur nicht flüchtig sind, von sich aus nicht entflammbar sind oder geringe Entflammbarkeit haben und bei der Entzündungstemperatur eine schützende Kohlestruktur beispielsweise durch Vernetzung, Schmelzen oder Weichwerden unter Vergrößerung ihrer Masse oder durch irgendeine andere chemische Reaktion oder physikalische Ver- ! änderung ausbilden. Als verkohlungsfordernde Mittel eignen sich beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze, Melaminphosphat, Phthalsäureanhydrid, Pyromellitsäureanhydrid, Natriumborat, Calciumborat, Zinkborat und Borsäure. Phosphor- und Borverbindungen sind dafür bekannt, daß sie die Kohlebildung fördern. Alle diese Verbindungen sind unter den verschiedensten Waren- : zeichen im Handel erhältlich. Das verkohlungsfordernde Mittel kann dem Polychloroprenlatex in trockener Form vor ! dem Verschäumen zugesetzt werden. Wenn als verkohlungsförderndes Mittel ein Harz, z.B. ein Melamin-Formaldehydharz, verwendet wird, sollte es dem Polychloroprenlatex
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vorzugsweise zugesetzt werden, bevor das Polychloropren selbst daraus isoliert wird. Durch Eintauchen eines fertigen Polychloropren-Schaumstoffs in eine Harzlösung oder -dispersion werden die gewünschten Wirkungen im allgemeinen nicht erzielt. Die anorganische hydratisierte Verbindung wird ebenfalls vorzugsweise dem Latex zugesetzt. Die wirksame Menge des verkohlungsfordernden Mittels beträgt etwa 5 bis 15 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Polychloropren. Als anorganische hydratisierte Verbindungen eignen sich beispielsweise Aluminiumoxydhydrat, Magnesium— oxydhydrat, Magnesiumoxychlorid, hydratisiertes Zinkborat und hydratisiertes Calciumborat. Die Menge der anorganischen Verbindung kann unterschiedlich sein. Im Falle von Aluminiumoxydhydrat beträgt die wirksame Menge etwa 10 bis 180 Gew.-Teile pro lOO Gew.-Teile Polychloropren oder noch mehr. Wenn die Menge des Aluminiumoxydhydrats unter der unteren Grenze dieses Bereichs liegt, wird, wenn überhaupt, nur geringer Schutz durch diesen Bestandteil erzielt. Oberhalb der oberen Grenze wird guter Brandschutz erreicht, aber die Unversehrtheit der Struktur des Schaumstoffs wird zuweilen bei diesen hohen Konzentrationen beeinträchtigt. Theoretisch liegt jedoch kein Grund vor, den Anteil des Aluminiumoxydhydrats nach oben zu begrenzen. Dem Anteil anderer anorganischer Verbindungen sollten äquivalente Mengen des verfügbaren Hydratwassers zugrunde liegen. Es ist zu bemerken, daß nicht hydratisiertes Zinkborat und Calciumborat als verkohlungsfordernde Mittel wirksam sein können, jedoch hydratisiertes Zinkborat und hydratisiertes Calciumborat sowohl als verkohlungsfördernde Mittel als auch als Hydratwasserquellen wirksam ein können.
Das Polychloropren selbst kann ein Homopolymeres von Chloropren oder ein Copolymerisat von Chloropren mit einem anderen organischen Monomeren sein. Übliche Monomere sind Vinylverbindungen oder olefinische Verbindungen, z.B.
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Styrol, ein Vinyltoluol, ein Vinylnaphthalin, 1,3-Butadien, Isopren, 2,3-Dimethyl-l,3-butadien, 2,3-Dichlor-l,3-butadien, Methylvinyläther, Vinylacetat, Methylvinylketon, Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Methacrylamid und Acrylnitril. Der Anteil des organischen Monomeren außer Chloropren kann bis etwa 60% des Gesamtpolymerisats betragen,
liegt jedoch im allgemeinen unter 20%. Bevorzugt als Monomere werden Acrylnitril und α,ß-ungesättigte Carbonsäuren, z.B. Acrylsäure und Methacrylsäure. Der bevorzugte Anteil von Acrylnitril oder monomerer Carbonsäure wird so bemessen, daß der Anteil des Copolymergewichts, den die
Nitrilgruppen oder Carboxylgruppen (-COOH) beitragen,
etwa 2 bis 20% beträgt. Im Falle von Carboxylgruppen würde der übliche Anteil etwa 5% oder weniger betragen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Copolymerisate . von Chloropren und Acrylnitril oder einer oc,ß-ungesättigten Carbonsäure unter den Bedingungen des Zigarettentests eine Kohle mit guter struktureller Unversehrtheit tilden, so daß andere verkohlungsfordernde Mittel entweder nicht
erforderlich sind oder nur in geringen Mengen verwendet ι werden können.
Das Chloroprenpolymerisat wird nach beliebigen bekannten , Verfahren hergestellt, jedoch erfolgt die Herstellung
gewöhnlich durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart
eines freie Radikale bildenden Initiators, z.B. eines
organischen Peroxyds oder Hydroperoxyds. Ein Kettenüber-
träger, z.B. ein Alkylmercaptan oder Dialkylxanthogendisulfid ist ebenfalls anwesend. Verfahren zur Polymerisation von Chloropren werden ausführlich in den US-PSen
3 651.037, 3 839 241, insbesondere in Beispiel 3, und ί 3 347 837 sowie in der BE-PS 815 662 der Anmelderin be- ' : schrieben. Durch Polymerisation in wässriger Emulsion
wird ein Polychloroprenlatex erhalten.
Polychloropren-Schaumstoff wird aus einem Polychloropren- ' latex nach einem Verfahren ähnlich den zur Herstellung von
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Schaumstoffen aus natürlichem oder synthetischem Latex
angewendeten Verfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren
wird ein Polychloroprenlatex mit Mischungszusätzen, z.B. i einem verkohlungsfordernden Mittel, einer hydratisierten
anorganischen Verbindung, Vulkanisationsmitteln, Antioxydantien, Füllstoffen, flammwidrigmachenden Mitteln, Weichmachern und Treibmitteln gemischt. Die Latexmischung wird
beispielsweise durch Rühren oder Schlagen oder durch Zumischen von Luft oder Gas in die Mischung oder durch Bildung eines Gases in situ im Latex verschäumt. Ein Gelbildungsmittel kann dem Comonomeren zugesetzt werden, um I den Schaumstoff zum Erstarren zu bringen, oder ein Wärme- ; sensibilisator, kann zugesetzt werden, um Gelbildung des
Schaumstoffs zu verursachen, wenn er erhitzt wird, oder ι die Gelbildung kann bewirkt" werden, indem in einer solchen Weise getrocknet wird, daß die Blasen während des Trock- : nens des Schaums nicht zusammenfallen.
Der Schaumstoff wird auf einem Stoff, Trennpapier oder
auf einer anderen geeigneten Unterlage ausgebreitet und ; der Erstarrung durch Verwendung eines chemischen Gelbil—
dungsmittels, durch Gefrieren oder durch Erhitzen unter
Bildung eines Schaumstoffs in der irreversiblen Gelform ι überlassen. Der Schaumstoff in der Gelform wird dann bei
etwa 100 bis 1200C getrocknet und vulkanisiert.
Beliebige Vulkanisationsmittel, z.B. Zinkoxyd oder Magnesiumoxyd, sind geeignet. Als Gelbildungsmittel eignen ; sich beispielsweise Alkalisilicofluoride, Ammoniumnitrat ■■ und Polyvinylmethyläther. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise Petrolatum und andere Wachse. Als Hilfsstoffe : zum Ausschäumen eignen sich beispielsweise gewöhnliche
Seifen, Natriumlaurylsulfat, Kokosnußöl-Alkanolamide und ; Ammoniumstearat. Typische Füllstoffe sind beispielsweise , Aluminiumsilicate, Aluminiumoxyde, und Titandioxyd. Als , flammwidrigmachende Mittel sind beispielsweise Verbindun- : gen geeignet, z.B. Antimontrioxyd, von denen bekannt ist, !
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daß sie aemeinsam mit halogenierten Verbir.«?un^°n synergistisch wirken.
Ein Polychloröprenschaumstoff bietet bereits als dünne Schicht sowohl dem Bezugsstoff als auch dem Polster einen überraschend wirksamen Schutz gegen Schädigung durch Brand. Dies ist auf eine örtliche Kohlebildung aus dem Polychloropren-Schaumstoff im Bereich der Feuerquelle zurückzuführen. Diese Kohle wird selbst durch Feuer unter den Prüfbedingungen nicht verzehrt (der Brand pflanzt sich nicht fort). Ferner hat sie durch Bildung von Wasser bei höheren Temperaturen eine Kühlwirkung, die verhindert,' daß der Stoff selbst sich entzündet. Die Kohle ist ein guter Wärmeisolator und verhindert in dieser Weise, daß das darunter befindliche Polster eine Temperatur erreicht, bei der es sich verflüchtigen würde. Beispielsweise würde bei einer Temperatur von etwa 500°C an der Berührungsstelle mit einer Feuerquelle die Temperatur unter der Schicht des verkohlten Polychloroprens normalerweise etwa 300°C nicht überschreiten. Um ihre Funktion zu erfüllen, muß die Kohle genügende strukturelle Unversehrtheit aufweisen, d.h. sie muß in der Lage sein, ihr Eigengewicht ι sowie das Gewicht des schmelzenden Stoffs, der darin aufgenommen wird, zu tragen. :
Außer im Zigarettentest, z.B. bei dem vorstehend genannten California-Polstermöbeltest, bewährten sich die erfindungsgemäßen Werkstoffe, die Polychloropren-Schaumstoff enthalten, bemerkenswert gut bei dem "Radiant Panel Test" ASTM E 162-67, der so angelegt ist, daß er die Flammfestigkeit in der Umgebung eines großen Brandes erkennen läßt. Diese Ergebnisse sind bemerkenswert, weil bekannte "flammfeste" oder "flammwidrige" Werkstoffe den Zigarettentest bestanden, jedoch beim "Radiant Panel Test" völlig versagten oder sich beim Radiant Panel Test gut verhielten, aber den Zigarettentest nicht bestanden. Ferner wurden die ausgezeichneten Ergebnisse im vorliegenden Fall für Werk-
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Stoffe erzielt, bei denen äußerst leicht entflammbare Stoffe (z.B. aus Baumwolle oder Reyon) ohne jede "feuerfestmachende" Behandlung der Stoffe selbst verwendet wurden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. In diesen Beispielen beziehen sich alle Teile, Mengenverhältnisse und Prozentsätze auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
Prüfmethoden
1) Modifizierter California-Test zur Prüfung der Flamm- ". Widrigkeit von Polstermöbeln
Dieser Test wird in Technical Information Bulletin Nr.116, State of California Department of Consumer Affairs, Bureau of Home Furnishings, Sacramento, California, Mai 1974, beschrieben. Er schreibt vor, daß brennende Zigaretten auf eine glatte Fläche des zu prüfenden Möbelstücks gelegt und in verschiedene andere Stellen einschließlich des Sitzpolsters und der gepolsterten Rückenlehne gesteckt werden. Während der Test die Prüfung an tatsächlichen fertigen Polstermöbeln vorschreibt, wurden die in den folgenden Beispielen beschriebenen Prüfungen an Atrappen von Polstermöbeln durchgeführt.
en Die waagerechten Prüfkörper bestand aus einer nominell 5 cm dicken Watteschicht, die mit einem 20 χ 20 cm großen Stück Stoff bedeckt war. Die senkrechten Prüfkörper bestanden aus Sperrholzunterlagen mit einer nominell 5 cm dicken Watteschicht, auf die ein 30 χ 30 cm großes Probestück des Stoffs folgte, der straff über die Oberfläche gespannt, um die Kanten gelegt und an die Rückseite geklammert war.
Ein Polstermöbelstück erfüllt nicht die Anforderungen des Tests wenn
1) offensichtliche Verbrennung unter Flammenentwicklung stattfindet und
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2) eine verkohlte Stelle mehr als 5 cm von der Zigarette, gemessen von ihrer nächsten Spitze, auftritt.
2) ASTM E 162-67: Oberflächen-Entflammbarkeitstest unter Verwendung einer Strahlunqswärmeenerqiequelle
Bei dieser Prüfung (in dieser Beschreibung zuweilen als "Radiant Panel Test" bezeichnet) wird eine Strahlungswärmequelle verwendet, die aus einer 305 χ 457 mm großen Platte besteht, vor der eine 152 χ 457 mm große geneigte Probe des Materials angeordnet wird. Die Probe ist so ausgerichtet, daß die Entzündung in der Nähe der Oberkante erzwungen wird und die Flamme sich nach unten fortsetzt. Ein von der Geschwindigkeit der Flammenfortpflanzung abgeleiteter Faktor wird mit einem anderen Faktor multipliziert, der mit der Geschwindigkeit, mit der Wärme von dem in der Prüfung befindlichen Material frei wird, in Beziehung steht, wobei ein Flammenausbreitungsindex erhalten wird. Je niedriger der Zahlenwert des Flammenausbreitungsindex, um so besser ist die Flammwidrigkeit der Probe.
Zusammensetzung eines Ansatzes für Polychloropren-Schaumstoff
Ein typischer Ansatz für die Herstellung eines Schaumstoffs aus Polychloroprenlatex ist nachstehend in Tabelle I genannt.
Tabelle I Trockengewicht
Polychloroprenlatex 100
Zinkoxyd 4
Antimontrioxyd 4
Petrolatum 2
Kokosnußöl-Alkanolamid· 6
Natriumlaurylsulfat·· 2
Hydratisierte anorganische Verbindung 0 bis 150
Verkohlungsförderndes Mittel 0 bis 20
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• "Foamole AR", Hersteller VanDyke Chemical Co. ; ** " Duponol WAQ", hergestellt von der Anmelderin. |
Die folgenden Beispiele 1 bis 6 veranschaulichen, daß ; es notwendig ist, dem Latex sowohl ein verkohlungsför- j derndes Mittel als auch eine hydratisierte anorganische | Verbindung zuzusetzen, um einen Stoff und Watte in einem solchen Maße zu schützen, daß sie die Anfordernungen . eines Zigarettentests erfüllen. Im Falle der Beispiele { 5 und 6 wird außer der als Comonomeres verwendeten ; Methacrylsäure kein verkohlungsförderndes Mittel verwen- ! det. ι
Beispiel 1 ;
Ein Polychloroprenlatex des Typs A wurde aus den in ( Tabelle 1 genannten Bestandteilen ohne Füllstoff und ohne verkohlungsförderndes Mittel hergestellt. (Die Herstel- ' lung dieses Latex Typ A erfolgte auf die in Beispiel 3
der US-PS 3 829 241 beschriebene Weise.) Der Latex wurde in einem Hobart-Mischer mit einem Drahtbesen bis zu einem
3
Raumgewicht des nassen Schaumstoffs von 0,19 g/cm
(12 Pounds pro Kubikfuß) geschäumt. Der Schaum wurde auf ' einen Reyonplüsch mit Baumwollgrundgewebe in einer Dicke ί von 6,35 mm ausgebreitet. Der Schaumstoff wurde getrock- . net und 2 Stunden bei 121°C ausgeheizt. Der beschichtete Stoff wurde geprüft, indem er auf eine 2,5 cm dicke ; Watteschicht mit einer aus Sitz und Rücken bestehenden
Stuhlimitation gelegt und die angezündete Zigarette in
den Spalt zwischen Sitz und Rückenlehne gelegt. Die ; Hitze der Zigarette verkohlte den Stoff und den Polychloropren—Schaumstoff . Die Verkohlung breitete sich bis j zu einem Abstand von mehr als 5 cm von der Zigarette aus,j und die Watte entzündete sich. Das Verbundmaterial er— !
füllte somit nicht die Anforderungen des Zigarettentests.!
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- 13 -
Beispiel 2
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, j wobei jedoch 25 Gew.-Teile Aluminiumoxydtrihydrat j (Hydral RH31F, Hersteller Alcoa) pro 100 Gew.-Teile Poly-' chloropren der Mischung als hydratisierte anorganische
Verbindung zugesetzt wurde. Bei der Wiederholung des vor—: stehend beschriebenen Zigarettentests breitete sich die
verkohlte Fläche auf mehr als 5 cm von der Zigarette hinweg aus, und die Watte entzündete sich. Das Verbundmate— ; rial erfüllte somit nicht die Voraussetzungen des Tests.
Beispiel 3 ;
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, j wobei jedoch 15 Gew.—Teile Malemin-Pormaldehydharz
"Cyrez 933" (Hersteller American Cyanamid) der Latex—
misch sls Mittel zur Förderung der Verkohlung zugesetzt
wurde. Bei der Wiederholung des oben beschriebenen Ziga—
rettentests breitete sich die versengte Fläche auf mehr
als 5 cm von der Zigarette hinweg aus, und die Watte
entzündete sich. Das Verbundmaterial erfüllte somit nicht die Voraussetzungen des Zigarettentests. ι
Beispiel 4
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt,
wobei jedoch 10 Gew.—Teile Melamin—Formaldehydharz '. "Cyrez 933" als verkohlungsförderndes Mittel und 25 Gew.-Teile Aluminiumoxydtrihydrat als hydratisierte anorga— ■ nische Verbindung pro IQO Gew.-Teile Polychloropren zugesetzt wurden« Bei der Wiederholung des Zigarettentests
in der oben beschriebenen Weise breitete sich die versengte Stelle auf weniger als 1,25 cm von der Zigarette ; hinweg aus, und die Watte entzündete sich nicht. Das
Verbundmaterial erfüllte somit die Voraussetzungen des
Zigarettentests.
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Beispiel 5
Ein Polychloroprenlatex des Typs B wurde aus den in Tabelle I genannten Bestandteilen ohne Füllstoff oder zusätzliches verkohlungsforderndes Mittel hergestellt. (Der Latex des Typs B wird mit drei Teilen Methacrylsäure als Comonomeres, die als verkohlungsforderndes Mittel wirksam ist, hergestellt.) Der Latex wurde in : einem Hobart-Mischer auf eine Dichte des nassen Schaums von 0,22 g/cm (14 Pounds pro Kubikfuß) verschäumt. Der Schaum wurde auf einem Plüsch mit Reyonflor auf Baumyoll-· rückgewebe in einer Dicke von 6,3 mm ausgebreitet. Der Schaumstoff wurde getrocknet und 2 Stunden bei 121°C ausgeheizt. Bei der Durchführung des Zigarettentests in der oben beschriebenen Weise über einer Watteschicht von 2,5 cm Dicke breitete sich die versengte Fläche des Stoffs auf mehr als 5 cm von der Zigarette hinweg aus, und die Watte entzündete sich. Das Verbundmaterial erfüllte somit nicht die Voraussetzungen des Zigaretten— tests.
Beispiel 6
Der in Beispiel 5 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch dem Latex 25 Teile Aluminiumoxydtrihydrat als hydratisierte anorganische Verbindung pro 100 Gew.— Teile Polychloropren zugesetzt wurden. Bei der Wiederholung des Zigarettentests in der oben beschriebenen Weise breitete sich die versengte Fläche auf weniger als 1,5 cm von der Zigarette hinweg aus, und die Watte entzündete sich nicht. Das Verbundmaterial erfüllte somit, die Voraussetzungen des Zigarettentests.
Beispiel 7
Die in den Beispielen 1 bis 6 beschriebenen Versuche wurden wiederholt, wobei jedoch ein Gewebe aus Polypropy— lenfasern an Stelle des Gewebes mit Reyonflor verwendet
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wurde. Bei der Durchführung der Zigarettentests über einer 2,5 cm dicken Watteschicht wurde festgestellt, daß , die aus dem Latex des Typs A hergestellten Schaumstoffe i die Voraussetzungen des Tests nicht erfüllten, wenn nicht sowohl 10 Gew.-Teile Melamin-Formaldehydharz als auch ; 25 Gew.-Teile Aluminiumoxydhydrat pro 100 Teile Polychloropren zugesetzt wurden. Bei der Prüfung der aus dem Latex des Typs B hergestellten Schaumstoffe beim Ziga- j rettentest wurde festgestellt, daß die Verbundmaterialien die Voraussetzungen des Test nicht erfüllten, wenn nicht 25 Gew.-Teile Aluminiumoxydtrihydra.t der Latexmischung zugesetzt wurden.
Die Verbesserung der Flammwirdrigkeit, die durch eine Zwischenlage aus Polychloropren—Schaumstoff bei dem Radiant Panel Test gemäß ASTM E 162-67 erzielt wird, wird ι durch die Beispiele 8 bis 14 veranschaulicht.
Beispiel 8
Ein Plüsch mit Reyonflor und Baumwollgewebe als Rücken wurde auf eine 2,5 cm dicke Glaswatteschicht gelegt. Das Verbundmaterial wurde dem Radiant Panel Test unterworfen.! Der Flammenausbreitungsindex des Verbundmaterials betrug ; 204. Dies stellt die Grundzahl für diese Art von Stoff bei diesem Test dar. '
Beispiel 9
Der gleiche Plüsch mit Reyonflor und Baumwollgewebe als Rücken wurde auf eine 2,5 cm dicke Schicht eines handeis-ί üblichen ''nicht flammwidrigen "Polyurethan-Schaumstoff gelegt. Das Verbundmaterial wurde dem Radiant Panel Test ; unterworfen. Der Flammenausbreitungsindex des Verbund- ι materials betrug 618. Dies stellt die Grundzahl für diese' Art von Stoff über einen Polyurethan-Schaumstoff dar.
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Beispiel 10 ;
in ι Ein Polychloroprenlatex des Typs B wurde aus den/Tabelle I genannten Bestandteilen mit 10 Gew.-Teilen MeIamin-Form- , aldehydharz "Cyrez 9,33" als verkohlungsförderndes Mittel
und 25 Gew.-Teilen Aluminiumoxydtrihydrat als hydra- ; tisierter anorganischer Verbindung hergestellt.Der Latex ,
wurde bis zu einem Raumgewicht im nassen Zustand von
3
0,22 g/cm (14 Pounds/Kubikfuß) verschäumt und auf einen .
Plüsch mit Reyonflor und Baumwollrückgewebe wie in Bei- \ spiel 9 in einer Dicke von 6,25 mm ausgebreitet. Der
Schaumstoff wurde getrocknet und 2 Stunden bei 121°C ' ausgeheizt. Das beschichtete Gewebe wurde auf eine j 2,5 cm dicke Schicht aus "nicht flammwidrigem" Polyurethan-Schaumstoff wie in Beispiel 9 gelegt. Das Verbund- ί
material wurde dem Radiant Panel Test unterworfen. Der ;
ί Flammenausbreitungsindex des Verbundmaterials betrug
235. !
Beispiel 11
Der in Beispiel 10 beschriebene Versuch wurde wiederholt,:
wobei jedoch 5 Gew.-Teile Melamin-Formaldehydharz und
ι 150 Gew.-Teile Aluminiumoxydhydrat pro 100 Gew.-Teile ; Polychloropren verwendet wurden. Wenn der beschichtete ; Plüsch mit Reyonflor und Baumwollrückgewebe auf eine
2,5 cm dicke Schicht aus "nicht flammwidrigem11 Polyurethan-Schaumstoff gelegt und das Verbundmaterial dem , '· Radiant Panel Test unterworfen wurde, betrug der Flammen- ■ fortpflanzungsindex des Verbundmaterials 156. Dieser
Wert für den Flammenfortpflanzungsindex war niedriger als j der bei dem in Beispiel 8 beschriebenen Versuch erhaltene ; Wert, bei dem der unbeschichtete Stoff über Glasfasern j geprüft wurde.
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Beispiel 12 \
Der in Beispiel 8 beschriebene Versuch wurde wiederholt, | wobei jedoch ein Gewebe aus Polypropylenfasern als Stoff ■ verwendet wurde. Beim Radiant Panel Test betrug der Flammenausbreitungsindex des Verbundmaterials 303. \
Beispiel 13
Der in Beispiel 9 beschriebene Versuch wurde wiederholt,
wobei jedoch ein Gewebe aus Polypropylenfasern verwendet '
wurde. Das Verbundmaterial hatte beim Radiant Panel Test j
einen Flammenfortpflanzungsindex von 996. ;
Beispiel 14
Der in Beispiel 10 beschriebene Versuch wurde wiederholt,! wobei jedoch ein Gewebe aus Polypropylenfasern verwendet wurde. Die Prüfung beim Radiant Panel Test ergab einen Flammenausbreitungsindex des Verbundmaterials von 278. Dieser Wert war niedriger als der Wert, der bei dem in Beispiel 12 beschriebenen Versuch ermittelt wurde, bei dem das unbeschichtete Polypropylengewebe über Glasfasern, geprüft wurde.
Die folgenden Beispiele 15, 16 und 17 veranschaulichen, daß auch andere Latex—Schaumstoffe, die die Voraussetzungen des Zigarettentests erfüllen, auf Stoffe aufgebracht werden können. Diese beschichteten Stoffe bewähren sich jedoch nicht vergleichbar gut bei Prüfungen im größeren Maßstab.
Beispiel 15
Eine Latexmischung wurde aus dem Acrylharzlatex "Hycar, Typ 2679" (Hersteller B.F.Goodrich) aus den nachstehend in Tabelle II genannten Bestandteilen hergestellt.
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Tabelle II
Trockengewicht !
Acrylharzlatex "Hycar Typ 2679" 100
Zinkoxyd 4
Antimontrioxyd 4 ;
Petrolatum 2
Kokonußöl-Alkanolamid "Foamole AR" 6
Natriumlaurylsulfat "DUPONOL WAQ" 2
Aluminiumoxydtrihydrat 150 !
Melamin-Formaldehydharz "Cyrez 933" 5
Die Mischung wurde in einem Hobart-Mischer zu einem Raumgewicht des nassen Schaums von 0,22 g/cm (14 lbs./
3
ft. ) verschäumt. Der Schaum wurde auf einen Plüsch mit Reyonflor und Baumwollgrundgewebe in einer Dicke von 6,25 mm ausgebreitet. Der Schaumstoff wurde getrocknet und eine Stunde bei 138°C ausgeheizt. Bei der Prüfung eines Teils des beschichteten Gewebes im Zigarettentest über Baumwollwatte breitete sich die versengte Fläche auf weniger als 3,75 cm von der Zigarette hinweg aus, und die Baumwollwatte entzündete sich nicht« Wenn ein Teil des beschichteten Stoffs auf "nicht flammwidrigen" Polyurethan—Schaumstoff gelegt und das Verbundmaterial beim "Radiant Panel Test" geprüft wurde, hatte das Material ; einen Flammenfortpflanzungsindex von 749. Dieser Wert war hoher als der Wert, der für das über Polyurethan geprüfte unbeschichtete Gewebe ermittelt wurde (Beispiel 9). Ein Schaumstoff dieser Zusammensetzung schützte somit das Verbundmaterial beim Radiant Panel Test nicht.
Beispiel 16
Eine Latexmischung wurde aus dem Polyvinylchloridlatex "Geon Type 460X9" (Hersteller B.F.Goodrich) und den in ! Tabelle III genannten Bestandteilen hergestellt. (Siehe B.F. Goodrich Bulletin L-15, Tabelle 13).
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Tabelle III !
Trockengewicht J
Polyvinylchloridlatex "Geon Type 460X9" 100 '■
Nautriumlaurylsulfat "DUPONOL WAQ" 1,7
Monoplex S-73 (Rohm and Haas Co.) 8,2
Ammoniumstearat 6 ■
Tricresylphosphat 60
Aluminiumoxydtrihydrat 150
Melamin-Formaldehydharz "Cyrez 933" 24 :
! Diese Mischung wurde in einem Hobart-Mischer auf ein
3 3
Raumgewicht von 0,22 g/cm (14 lbs./ft. ) verschäumt. Der!
Schaum wurde auf einen Plüsch mit Reyonflor und Baumwoll-, grundgewebe in einer Dicke von 6,25 mm ausgebreitet. Der '
(ioo°F) :
Schaum wurde 30 Minuten bei 93°C/getrocknet und eine
aus
Stunde bei 132°C aus geheizt. Wenn ein Teil des beschich-; teten Gewebes beim Zigarettentest über Baumwollwatte ! geprüft wurde, breitete sich die versengte Fläche auf
weniger als 3,75 cm von der Zigarette hinweg aus, und die; Baumwollwatte entzündete sich nicht. Wenn ein Teil des
beschichteten Gewebes über einen "nicht flammwidrigen" j Polyurethan-Schaumstoff gelegt und das Verbundmaterial ;
beim Radiant Panel Test geprüft wurde, hatte das Material I einen Flammenfortpflanzungsindex von 507. Diese Kombina- ι tion verleiht somit dem geprüften Material nur einen
geringen Schutz. 1
i Beispiel 17 !
Ein 6,25 cm dicker Abschnitt von "flammwidrigem11 Poly- j
urethan-Schaumstoff "Pyrel" (Scott Foam) wurde über eine j 2,5 cm dicke Baumwollwatteschicht gelegt. Über diese.
Kombination wurde ein Gewebe aus Polypropylenfasern gelegt (wie in der BE-PS 817 571 beschrieben). Bei der
Prüfung der Kombination im Zigarettentest breitete sich
die versengte Fläche auf weniger als 3,75 cm von der
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Zigarette hinweg aus, so daß die Kombination die Anfor- j derungen des Tests erfüllte. j
Ein 6,25 mm dicker Abschnitt des flammwidrigen Polyure— ( than-Schaumstoffs "Pyrel" wurde über eine 2,5 cm dicke
Schicht "nicht flammwidrigem"Polyurethan—Schaumstoff
gelegt. Über diese Kombination wurde ein Gewebe aus Poly-■ propylenfasern gelegt. Die Prüfung der Kombination im
Radiant Panel Test ergab einen Flammfortpflanzungsindex j
von 1514. '
Dieser Wert war höher, wenn das Gewebe über dem Poly— <
urethan-Schaumstoff ohne die Zwischenlage aus flammwi- :
drigem Schaumstoff "Pyrel" gelegt wurde (Beispiel 13). !
Der flammwidrige Polyurethan-Schaumstoff "Pyrel" ver- j bessert somit nicht den Schutz des Gewebes auf dem
"nicht feuerwiderstandsfähigen" Polyurethan-Schaumstoff. :
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Claims (19)

  1. Patentansprüche
    /1)[Verfahren zur Verbesserung der Flammfestigkeit und j V/Flammwidrigkeit von Polstermöbeln, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schaumstoffschicht aus einem ; Chloroprenpolymerisat, das bei der Verbrennungstempe— ; . ratur eine genügende Wassermenge zu bilden vermag, um den betroffenen Bereich wirksam zu kühlen und, wenn die Schicht einer brennenden Zigarette ausgesetzt oder, den Bedingungen des Radiant Panel Test gemäß ASTM E 162—67 unterworfen wird, eine wärmeisolierende Kohle zu bilden vermag, die nicht fortglimmt und strukturell unversehrt bleibt, zwischen den Bezugsstoff und die Polsterung einfügt oder untrennbar auf die Oberseite des Bezugsstoffs oder untrennbar auf die Außenflächen ; der Polsterungen aufbringt«
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j die Polychloropren-Schaumstoffschicht eine Dicke von wenigstens 1,6 mm, vorzugsweise von 3,2 bis 6,3 mm hat.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Polychloropren—Schaumstoff verwendet, ! der ein verkohlungsforderndes Mittel enthält.
  4. 4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich— , net, daß man als verkohlungsforderndes Mittel Harnstoff—Formaldehydharze, Melamin—Formaldehydharze, Melaminphosphat, Phthalsäureanhydrid, Pyromellitsäure- j anhydrid, Natriumborat, Calclumborat, Zinkborat und/ oder Borsäure verwendet.
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich— ' net, daß man einen Polychloropren—Schaumstoff verwen— j det, der eine hydratisierte anorganische Verbindung . enthält, die den größten Teil ihres Hydratwassers bei den Temperaturen, bei denen der Schaumstoff getrocknet .
    - und ausgeheizt wird, zurückhält, es aber bei einer
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    Temperatur unterhalb von etwa 500°C verliert.
  6. 6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich— net, daß man als hydratisierte anorganische Verbindung Aluminiumoxydhydrat, Magnesiumoxydhydrat, Magne— siumoxychlorid, hydratisiertes Zinkborat und/oder hydratisiertes Calciumborat verwendet«
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Polychloropren—Schaumstoff verwendet, der etwa 5 bis 15 Gew.—Teile des verkohlung^— fördernden Mittels und etwa 10 bis 180 Gew.-Teile Aluminiumoxydhydrat oder eines anderen Hydrats einer anorganischen Verbindung in einer auf das Hydratwasser, bezogenen äquivalenten Menge pro 100 Gew.—Teile Polychloropren enthält.
  8. 8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polychloropren ein Chloroprencopolymerisat verwendet, das bis 60 Gew.—%, vorzugsweise bis zu 20 Gew.—% eines anderen organischen Monomeren, bezogen auf das Gewicht des Chloroprens, enthält.
  9. 9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Chloroprencopolymerisat verwendet, das als Comonomeres Acrylnitril oder eine α,ß—ungesättigte Carbonsäure enthält. '
  10. 10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9t dadurch gekennzeichnet, daß man ein Chloroprencopolymerisat verwendet, das als Comonomeres Acrylsäure oder Methacrylsäure enthält. !
  11. 11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich- I net, daß man den Polychloropren—Schaumstoff als un— ι trennbaren Teil des Bezugsstoffs aufbringt.
  12. 12) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeich—
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    net, daß man den Schaumstoff auf die Oberseite des . : Bezugsstoffs aufbringt. j
  13. 13) Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,! daß man den Schaumstoff zwischen den Bezugsstoff und einer geschlossenen Schicht eines elastomeren Materials oder eines Kunststoffs einfügt. i
  14. 14) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,! daß man den Polychloropren-Schaumstoff als untrennbare , Außenschicht der Polsterung aufbringt.
  15. 15) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Polychloropren-Schaumstoff als gesonderte ' Zwischenlage zwischen Bezugsstoff und Polsterung einfügt.ι
  16. 16) Bezugsstoffe für Polstermöbel mit verbesserter Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 13 flammfest und flammwidrig gemacht worden sind. :
  17. 17) Bezugsstoffe für Polstermöbel nach Anspruch 16, dadurch ! gekennzeichnet, daß sie Vliesstoffe sind.
  18. 18) Polster für Polstermöbel mit erhöhter Flammfestigkeit und Flammwidrigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 15 flammfest und flamm- ' widrig gemacht worden sind. · .
  19. 19) Flammfeste und flammwidrige Polstermöbel, dadurch gekenn- ι zeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis ' 15 flammfest und flammwidrig gemacht worden sind. I
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DE2618216A 1975-04-29 1976-04-26 Verwendung eines Polychloroprenschaumstoffes, der ein verkohlungsförderndes Mittel und eine hydratisierte anorganische Verbindung enthält, um die Brennbarkeit von Polstermöbeln stark herabzusetzen Expired DE2618216C3 (de)

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