CZ2015375A3 - Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře - Google Patents

Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře Download PDF

Info

Publication number
CZ2015375A3
CZ2015375A3 CZ2015-375A CZ2015375A CZ2015375A3 CZ 2015375 A3 CZ2015375 A3 CZ 2015375A3 CZ 2015375 A CZ2015375 A CZ 2015375A CZ 2015375 A3 CZ2015375 A3 CZ 2015375A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
formulation
polyurethane foam
phosphate
reduced
Prior art date
Application number
CZ2015-375A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Kudláček
Original Assignee
Borcad Cz S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Borcad Cz S.R.O. filed Critical Borcad Cz S.R.O.
Priority to CZ2015-375A priority Critical patent/CZ2015375A3/cs
Priority to EP16001241.5A priority patent/EP3101045B1/en
Priority to PL16001241T priority patent/PL3101045T3/pl
Publication of CZ2015375A3 publication Critical patent/CZ2015375A3/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/1816—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof having carbocyclic groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009—Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4018—Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34928—Salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521—Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0008—Foam properties flexible
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2350/00—Acoustic or vibration damping material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/322—Ammonium phosphate
    • C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/016—Flame-proofing or flame-retarding additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Řešení se týká polyurethanových pěn se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře pro použití zejména jako čalounění sedadel, lehátek a lůžek železničních kolejových vozidel, přičemž polyurethanová pěna na bázi diisokyanátu typu MDI (methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu zahrnuje retardér hoření nebo jejich směs vybraný ze skupiny obsahující polyfosforečnan amonný, hydroxid hořečnatý a triethylfosfát.

Description

POLYURETHANOVÁ PĚNA SE SNÍŽENOU HOŘLAVOSTÍ, SNÍŽENÝM VÝVOJEM KOUŘE A
NÍZKOU TOXICITOU KOUŘE
Oblast techniky
Vynález se týká polyurethanových pěn se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře pro použití zejména jako čalounění sedadel, lehátek a lůžek železničních kolejových vozidel.
Dosavadní stav techniky
Polyadice je stupňovitá polyreakce, při které se spojováním monomemích jednotek neuvolňuje nízkomolekulární vedlejší produkt. Základem syntézy polyurethanů je polyadiční reakce diisokyanátů na bi- nebo polyfunkční hydroxy sloučeniny za vzniku karbamátové (urethanové) vazby (-O-CO-NH-). Pro výrobu polyurethanové (dále označované jako PUR) pěny je důležitá reakce isokyanátové skupiny s vodou, při niž se uvolňuje CO2, který působí jako nadouvadlo. Jako katalyzátor polyadice lze s výhodou použít terciární aminy.
n HO—Rl·—OH + n O~C~N—-R2—N~Czz:0
R~1
Schéma 1: Obecné schéma výroby polyurethanu polyadicí
Polyurethany, se svými širokými možnostmi použití, jsou ovšem hořlavé materiály, což vede ke zvýšenému riziku a nutnosti přidávat do směsí retardéry hoření. PUR pěny používané zejména pro čalounění sedadel, lehátek a lůžek železničních kolejových vozidel musí dle nejnovějších standardů požární bezpečnosti plnit přísná kritéria, a to především na omezenou hořlavost, tvorbu kouře a toxicitu zplodin hoření. Stávající konvenční systémy PUR pěn na bázi isokyanátu, polyolu, katalyzátorů, přísad a retardérů hoření, využívají pro svou retardaci např. melaminu, modifikovaného grafitu, anorganických sloučenin nebo různých organických i anorganických fosfátů či polyfosforečnanů.
Při hoření polyurethanu vznikají rigidní polyaromatické struktury, ze kterých se účinkem tepla z plamene vytvářejí praskliny na povrchu. Následně přes tyto praskliny unikají plynné nebo těkavé nízkomolekulární produkty rozkladu polyurethanu a přispívají jako palivo v ohnisku hoření.
Funkce melamin-fosfátu ve formulaci PUR pěny spočívá jednak v kondenzaci melaminu na dimer (melám), trimer (melem) až polymer (melon) za současného uvolnění amoniaku v teplotním rozmezí 200 až 500 °C, jednak v sublimaci samotného melaminu při přibližně 250 °C a následné disociaci melaminu v plynné fázi na kyanamid. Uvolnění nehořlavých plynů (amoniak, kyanamid) do ohniska požáru má zřeďovací efekt v plynné fázi a vytváří ochrannou vrstvu těsně nad povrchem materiálu, což vytěsňuje z ohniska požáru vzduch. Navíc, disociace melaminu na kyanamid je endotermní reakce, což má za následek odebírání tepla z hořícího polymeru a jeho ochlazení. Při teplotách nad 450 °C vzniká rovněž nehořlavá zuhelnatěná vrstva na povrchu polyurethanu.
V případě formulace PUR pěny s polyfosforečnanem amonným (NH4PO3)n vznikají na povrchu polyaromatické struktury spojené můstkovými vazbami P—O—C. Tato struktura je schopná ztlumit vnitřní tlak vyvolaný rozkladnými zplodinami, a tedy zpozdit vytváření a rozšiřování prasklin, což má rovněž za následek zamezení přístupu vzduchu do polymerní matrice a zamezení přístupu těkavých rozkladných zplodin do ohniska požáru. Průvodním procesem se jeví také dehydratace polyurethanu (tj. odebíraní aktivních atomů vodíku) kyselinou polyfosforečnou, což způsobuje vytvoření zuhelnatěné vrstvy na povrchu.
V případě formulace PUR pěny s hydroxidem hořečnatým Mg(OH)2 je hlavním procesem endotermní rozklad hydroxidu hořečnatého na oxid hořečnatý MgO a vodu při přibližně 300 až 330 °C. Tato reakce spouští v ohnisku požáru následující procesy:
• endotermní rozklad Mg(0H)2 odebírá teplo z hořícího polymeru a tak ho ochlazuje • na povrchu vytvořený MgO slouží spolu se zuhelnatěnou vrstvou polymeru jako ochranná izolační vrstva • reakcí uvolněná vodní pára má zřeďovací efekt v plynné fázi a vytváří ochrannou vrstvu těsně nad povrchem materiálu, což vytěsňuje z ohniska požáru vzduch
V mezinárodní patentové přihlášce WO 2012/116884 AI je popsána formulace polyurethanu, která jako retardér hoření využívá polyfosforečnan amonný nebo melaminfosfát, resp. kombinaci obou, v množství 10 až 50 % hmot, vzhledem ke 100 % hmotnosti celé formulace, a dále obsahuje částice oxidu hořečnatého v množství 0,01 až 0,3 % hmot, vzhledem k množství % hmot, fosfátové složky. Uvedenými formulacemi nelze dosáhnout výsledky testu kyslíkového čísla porovnatelné s předkládanou formulací PUR pěny. Navíc, vyšší hmotnostní poměry činí PUR systém technicky obtížně či úplně nevyrobitelným v průmyslových podmínkách na vysokotlakém vstřikovacím stroji.
V mezinárodní patentové přihlášce WO 2014/016167 AI se jako jedna z možných přísad retardéru hoření zmiňuje rovněž polyfosforečnan amonný a organické estery kyseliny fosforečné, a to v množství nižším než 3 % hmot. Množství polyfosforečnanu amonného i organického fosfátu nižší než 5 % hmot, ovšem výrazně ztrácí nehořlavé vlastnosti a je pro aplikaci čalounění sedadel nepoužitelné.
V evropském patentu EP389768 A2 je popsána formulace polyurethanového polymeru obsahující jako retardér hoření polyfosforečnan amonný nebo jiné aminopolyfosfáty (dimethylammonium-fosfát, diethylammonium-fosfát, ethylendiamin-fosfát, melaminorthofosfát nebo melamin-difosfát) v obsahu 10 až 40 % hmot., dusíkatou organickou sloučeninu (močovinu, dikyandiamid, kyselinu kyanurovou, piperazin a jeho deriváty, melamin, melamin-kyanuronát, melamin-borát, melamin-sulfát nebo hydroxyalkyl deriváty kyseliny kyanurové) v obsahu 10 až 40 % hmot, a hydroxid hořečnatý nebo hydroxid hlinitý v obsahu 10 až 40 % hmot. Komplikovanější formulace s uvedenými přísadami ve vysokém množství může způsobit přílišné zahuštění systému, obtížnou výrobu bez použití dalších činidel a nadouvadel a nestabilitu pěny.
Evropský patent EP2374843 AI popisuje formulaci polyurethanu zahrnující polyurethan, hydroxid hlinitý/hořečnatý, ester kyseliny fosforečné, vrstvený silikát a anorganický oxid, přičemž obsah fosfátu je 5 až 35 dílů a obsah hydroxidu hořečnatého je 45 až 85 dílů ke 100 dílům polyurethanu. Tato formulace obsahuje vysoké množství anorganických přísad a je tedy nevhodná pro aplikaci čalounění sedadel.
Americký patent US 6404971 B2 popisuje protipožární polyurethanovou formulaci pro kabelovou izolaci zahrnující hydroxid hlinitý nebo hořečnatý a vysokovroucí fosfát, s výhodou resorcinol-bis(difenyl)fosfát. Dokument obsahuje pouze jedno příkladné složení formulace, a to 18,6 dílů resorcinol-bis(difenyl)fosfátu, 66,7 dílů hydroxidu hlinitého a 0,6 dílů amidu kyseliny erukové ke 100 dílům polyurethanu. Tato formulace rovněž obsahuje vysoké množství anorganických přísad a je pro aplikaci čalounění sedadel nevhodná.
V rámci plnění požadavků byla zavedena norma EN 45545-2, která specifikuje požadavky na chování ohně při hoření materiálů a výrobků používaných ve vlacích. Podle této normy je nutno zkouškou prokázat vývoj tepla, spotřebu O2, hustotu a toxicitu kouře nejen samotné PUR pěny, ale i veškeré materiálové skladby. Pod veškerou materiálovou skladbou se obvykle myslí potahový materiál (např. látka, přírodní useň, koženka), protipožární zábrana (např. skelná tkanina), PUR pěna, polymer, překližka, dřevěná deska, speciální textilie apod. Pro uspokojivé výsledky testování je žádoucí, aby byly dodrženy níže uvedené parametry:
• maximální průměrná intenzita vyzařování tepla (MARHE = „maximal average rate of heat emission) <50 kW.m'2 • maximální optická hustota kouře <300 m2/m2 • toxicita zplodin hoření, zejména CO2, CO, HF, HCI, HBr, HCN, SO2 a NOx, vyjádřená indexem toxicity CITg <0.9
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky stavu techniky odstraňuje polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře na bázi diisokyanátu typu MDI (methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu, jejíž podstata spočívá vtom, že polyurethanová pěna dále zahrnuje retardér hoření nebo jejich směs v množství 5 až 15 % hmotnosti vybraný ze skupiny obsahující polyfosforečnan amonný, hydroxid hořečnatý a triethylfosfát.
Diisokyanát typu MDI zahrnuje především methylendifenyl-4,4'-diisokyanát (Vzorec I), ale neomezuje se na další isomery, např. 2,2' a 2,4'-isomer. Diisokyanát je dále s výhodou typu pMDI, tedy polymerní methylendifenyldiisokyanát, kde jsou kromě uvedeného 4,4'monomeru, případně jeho isomerů, přítomny rovněž vysokomolekulární frakce polymethylen polyfenylisokyanátů. V jednom provedení diisokyanátové složky je obsah polymerního methylendifenyl-4,4'-diisokyanátu v rozmezí 10 až 90 % hmot.
Vzorec I
Polyol charakterizuje jakoukoliv sloučeninu s vícero hydroxylovými skupinami schopnými reakce s isokyanátovou skupinou za vzniku polyurethanu. Může se např. jednat o polyetherpolyoly nebo polyesterpolyoly svolnými hydroxylovými skupinami. V jednom provedení obsahuje formulace polyolu v PUR pěně retardéry hoření melamin-fosfát (Vzorec II) v množství 40 % hmot, a tris(2-chlor-l-methylethyl)fosfát v množství 5 až 20 % hmot, a katalyzátor polyadice A/,A/-dicyklohexylmethylamin v množství 0,1 až 3 % hmot. V jednom provedení formulace polyolu obsahuje melamin-polyfosfát.
Vzorec II
Provedení předmětného vynálezu je zde popsáno ve třech formulacích PUR pěny s označením K10, KS11 a KS12.
PUR pěna s označením K10 sestává z diisokyanátu typu pMDI (polymerní methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu podle popisu výše, a navíc je aditivována polyfosforečnanem amonným (NH4PO3)n (Vzorec III) jako retardérem hoření. Polyfosforečnan amonný je s výhodou přidán v množství 6 % hmot vzhledem k hmotnosti celé formulace. Podstatou chemické reakce při hoření je rozklad dusíkatých složek a vznik vody, což se výraznější měrou podílí na samozhášivosti systému. Na ohořelém povrchu se dále tvoří pevná zuhelnatělá vrstva omezující přístup vzduchu do ohniska požáru.
PUR pěna s označením KS11 sestává z diisokyanátu typu pMDI (polymerní methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu podle popisu výše, a navíc je aditivována hydroxidem hořečnatým Mg(OH)2 a triethylfosfátem P(OCH2CH3)3 (Vzorec IV) jako retardéry hoření. Triethylfosfát rovněž působí jako surfaktant pro snížení vývoje kouře, tedy vývoje optické hustoty kouře a také jako nadouvadlo a reakční činidlo. Aditiva jsou s výhodou přidána v množství 5 % hmot. Mg(OH)2 a 5 % hmot. P(OCH2CH3)3 vzhledem k hmotnosti celé formulace.
PUR pěna s označením KS12 sestává z diisokyanátu typu pMDI (polymerní methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu podle popisu výše, a navíc je aditivována hydroxidem hořečnatým Mg(OH)2 a triethylfosfátem P(OCH2CH3)3 (Vzorec IV) jako retardéry hoření. Triethylfosfát rovněž působí jako surfaktant pro snížení vývoje kouře a také jako nadouvadlo a reakční činidlo. Aditiva jsou s výhodou přidána v množství 5 % hmot. Mg(0H)2 a 10 % hmot. P(OCH2CH3)3 vzhledem k hmotnosti celé formulace.
Vzorec III
Vzorec IV
Průmyslová výroba je uskutečněna tzv. one-shot procesem. Komponenty se mísí přímo, míšením hlavních reaktantů, katalyzátorů, plniva a aditiv proti hoření. Exotermní reakce je ukončena během přibližně 2 až 15 minut. PUR pěna dosahuje konečných vlastností po přibližně 24 hodinách.
Působením aditiva polyfosforečnanu amonného se prodloužil čas do vzplanutí (971 s), snížila se intenzita vyzařování tepla (v případě sendviče s potahovou tkaninou, či usní) na přibližně 40 kW.m'2 a maximální optická hustota kouře na přibližně 250 m2/m2.
Působením aditiv hydroxidu hořečnatého a triethylfosfátu se snížila intenzita vyzařování tepla (v případě sendviče s potahovou tkaninou, či usní) na přibližně 30 kW.m’2 a maximální optická hustota kouře na přibližně 250 m2/m2.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, přičemž:
• Obr. 1 znázorňuje výsledky srovnání MARHE formulace K10 a neaditivované PUR pěny.
• Obr. 2 znázorňuje výsledky zkoušky MARHE formulace K10 ve třech materiálových provedeních.
• Obr. 3 znázorňuje vývoj tepla a hodnoty MARHE formulace K10, samotné (přerušovaná křivka) i s potahovou textilií (křivka s body), a neaditivované PUR pěny (nepřerušovaná křivka).
• Obr. 4 znázorňuje výsledky zkoušky optické hustoty kouře formulace K10.
• Obr. 5 znázorňuje ztrátu hmotnosti PUR pěny formulace K10, samotné (přerušovaná křivka) i s potahovou textilií (nepřerušovaná křivka), při intenzitě záření plamene 25 kW.m'2.
• Obr. 6 znázorňuje vývoj kouře PUR pěny formulace K10, samotné (přerušovaná křivka) i s potahovou textilií (nepřerušovaná křivka), při intenzitě záření plamene 25 kW.m’2.
Příkladné provedení vynálezu
Příklad 1: Složení a příprava formulace K10
Diisokyanát typu pMDI je smísen s polyolovu složkou PUR pěny v hmotnostním poměru 100:45 při teplotě 23 °C. Uvedená polyolová složka už obsahuje retardéry hoření v množství 40 % hmot, melamin-fosfátu a 5 až 20 % hmot. tris(2-chlor-l-methylethyl)fosfátu a katalyzátor polyadice v množství 0,1 až 3 % hmot. /V,/V-dicyklohexylmethylaminu. Do směsi je dále přidáno 6 % hmot, polyfosforečnanu amonného vzhledem ke 100 % hmotnosti celé formulace. Parametry reakce jsou startovací čas pěny 14 s, vzestupný čas 135 s, teplota odlévací formy 50 °C a výrobní čas 4 min. PUR pěna dosahuje konečných vlastností cca po 24 hodinách.
Příklad 2: Složení a příprava formulace KS11
Diisokyanát typu pMDI je smísen s polyolovu složkou PUR pěny v hmotnostním poměru 100:45 při teplotě 23 °C. Uvedená polyolová složka už obsahuje retardéry hoření v množství 40 % hmot, melamin-fosfátu a 5 až 20 % hmot. tris(2-chlor-l-methylethyl)fosfátu a katalyzátor polyadice v množství 0,1 až 3 % hmot. A/,/V-dicyklohexylmethylaminu. Do směsi je dále přidáno 5 % hmot, hydroxidu hořečnatého a 5 % hmot, triethylfosfátu vzhledem ke 100 % hmotnosti celé formulace. Parametry reakce jsou startovací čas pěny 14 s, vzestupný čas 135 s, teplota odlévací formy 50 °C a výrobní čas 4 min. PUR pěna dosahuje konečných vlastností cca po 24 hodinách.
Příklad 3: Složení a příprava formulace KS12
Diisokyanát typu pMDI je smísen s polyolovu složkou PUR pěny v hmotnostním poměru 100:45 při teplotě 23 °C. Uvedená polyolová složka už obsahuje retardéry hoření v množství 40 % hmot, melamin-fosfátu a 5 až 20 % hmot. tris(2-chlor-l-methylethyl)fosfátu a katalyzátor polyadice v množství 0,1 až 3 % hmot. /V,A/-dicyklohexylmethylaminu. Do směsi je dále přidáno 5 % hmot, hydroxidu hořečnatého a 10 % hmot, triethylfosfátu vzhledem ke 100 % hmotnosti celé formulace. Parametry reakce jsou startovací čas pěny 14 s, vzestupný čas 135 s, teplota odlévací formy 50 °C a výrobní čas 4 min. PUR pěna dosahuje konečných vlastností cca po 24 hodinách.
Výhody předkládaných formulací demonstrují výsledky níže uvedených zkoušek a srovnání suž v současnosti známými neaditivovanými PUR pěnami, např. Elastoflex W 5662-1 společnosti Elastogran GmbH. Všechny níže uvedené hodnoty jsou průměrné hodnoty získané z většího počtu měření.
Příklad 4: Analýza maximální průměrné intenzity vyzařování tepla formulace K10 a neaditivované PUR pěny
Maximální průměrná intenzita vyzařování tepla (MARHE) je testována metodou kónického kalorimetru podle normy ISO 5660-1, která vyžaduje hodnotu <50 kW.m'2. Formulace K10 byla srovnána s neaditivovanou PUR pěnou. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 1 a na Obr. 1.
PUR systém MARHE [kW.m'2] Čas vzplanutí [s] Čas zhasnutí [s]
Neaditivované PUR pěna 73 168 279
Formulace K10 29,7 971 1463
Tabulka 1: Výsledky srovnání MARHE formu ace K10 a neaditivované PUR pěny
Příklad 5: Analýza maximální průměrné intenzity vyzařování tepla formulace K10 ve třech provedeních s potahovými materiály
Formulace K10 byla dále testována ve třech provedeních s potahovými materiály - 100 % přírodní useň; 100 % polyester; a 85 % vlna + 15 % nylon vůči kontrolnímu vzorku neaditivované PUR pěny. Parametry zkoušky dále zahrnovaly bukovou překližku Pyroplex a 15 100% polyamidovou textilii. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 2 a na Obr. 2.
PUR systém MARHE [kW.m 2]
K10 (100 % useň) 43
K10 (100 % polyester) 39
K10 (85 % vlna + 15 % nylon) 44,3
Neaditivované PUR pěna 73
Tabulka 2: Výsledky zkoušky MARHE formulace K10
Příklad 6: Analýza maximální průměrné intenzity vyzařování a vývoje tepla formulace K10 a neaditivované PUR pěny
Vývoj tepla a hodnota MARHE při hoření PUR pěny formulace K10 byly dále srovnány s neaditivovanou PUR pěnou a také s možným výsledným provedením formulace K10 5 s příkladnou potahovou vlněnou textilií. Zkouška je provedena při intenzitě záření plamene kW.m'2. Dalším zkoumaným parametrem je čas do prvního vzplanutí. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 3 a na Obr. 3.
PUR systém MARHE [kW.m'2] Čas do prvního vzplanutí [s]
Neaditivované PUR pěna 73,0 168
Formulace K10 48,1 523
Formulace K10 + potahová textilie 82,1 15
Tabulka 3: Vývoj tepla a hodnoty MARHE formulace K10, samotné i s potahovou textilií, a neaditivované PUR pěny
Příklad 7: Analýza vývoje kouře formulace K10 ve třech provedeních s potahovými materiály
Vývoj kouře byl analyzován dle normy ISO 5659-2, která vyžaduje hodnotu <300 m2/m2.
Hodnoty optické hustoty kouře ve třech provedeních formulace K10 s potahovými materiály
- 100 % přírodní useň; 100 % polyester; a 85 % vlna + 15 % nylon jsou zahrnuty v Tabulce 4 a na Obr. 4.
Formulace K10 Optická hustota kouře [m2/m2]
100 % useň 275
100 % polyester 284
85 % vlna + 15 % nylon 231
Tabulka 4: Výsledky zkoušky optické hustoty kouře formulace K10
Příklad 8: Analýza maximální průměrné intenzity vyzařování, vývoje kouře a indexu toxicity formulace K10 ve dvou provedeních s potahovými materiály
Formulace K10 byla testována ve dvou provedeních s potahovými materiály - 100 % polyester; a 85 % vlna + 15 % nylon dle normy ČSN EN 45545-2, která vyžaduje hodnotu MARHE <50 kW.m'2, vývoj kouře <300 m2/m2 a index toxicity <1. Parametry zkoušky dále zahrnovali podkladovou a pevnostní látku Progtex Aramid. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 5.
Formulace K10 MARHE [kW.m'2] Optická hustota kouře [m2/m2] Index toxicity
100 % polyester 43,3 268 0,29
85 % vlna + 15 % nylon 35,2 255 0,13
Tabulka 5: Výsledky zkoušky MARHE, optické lustoty kouře a indexu toxicity formulace K10
Z výsledků vyplývá, že u vlakových sedadel s použitou potahovou tkaninou z vlny (85 % vlna + 15 % nylon) a nebo 100% polyesteru není nutné pod látku vkládat dodatečnou požární zábranu ve formě fireblocku (úspora nákladů, hmotnosti).
Příklad 9: Analýza maximální průměrné intenzity vyzařování a píku vyzařování tepla celého sedadla ve dvou provedeních s potahovými materiály
Celé sedadlo na bázi formulace K10 bylo testováno ve dvou provedeních s potahovými materiály - 100 % polyester; a 85 % vlna + 15 % nylon dle normy ČSN EN 45545-2, která vyžaduje hodnotu MARHE <50 kW.m'2 a pík vyzařování tepla (tzv. RHR pík) <350 kW. Skladba sedadla dále zahrnovala překližku a plastový kryt zad. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 6.
Formulace K10 - celé sedadlo MARHE [kW.m’2] Pík vyzařování tepla [kW]
100 % polyester 43,3 268
85 % vlna + 15 % nylon 35,2 255
Tabulka 6: Výsledky zkoušky MARHE a píku vyzařování tepla celého sedadla
Příklad 10: Test kyslíkového čísla formulace K10
Kyslíkové číslo bylo testováno u PUR pěny s formulací K10 a neaditivované PUR pěny. Dle normy je vyžadována hranice >28 obj. %. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 7.
PUR systém Kyslíkové číslo
Formulace K10 31,2 ± 0,1 obj. %
Neaditivovaná PUR pěna 27,4 ±0,1 obj. %
Tabulka 7: Výsledky zkoušky kyslíkového čísla
Průmyslová využitelnost
Průmyslová využitelnost je především u pružných částí čalounění sedadel, lehátek a lůžek železničních kolejových vozidel, není ale vyloučeno použití např. u autobusů, lodí či jiných prostředků hromadné přepravy osob s nároky na zvýšenou požární bezpečnost cestujících.

Claims (6)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Formulace polyurethanové pěny se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře na bázi diisokyanátu typu MDI (methylendifenyldiisokyanát), polyolu a melamin-fosfátu, vyznačující se tím, že dále zahrnuje retardér hoření nebo jejich směs v množství 5 až 15 % hmotnosti vybraný ze skupiny obsahující polyfosforečnan amonný, hydroxid hořečnatý a triethylfosfát.
  2. 2. Formulace polyurethanové pěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje polyfosforečnan amonný v obsahu 6 % hmot.
  3. 3. Formulace polyurethanové pěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje směs hydroxidu hořečnatého v obsahu 5 % hmotnosti a triethylfosfátu v obsahu 5 až 10 % hmot.
  4. 4. Formulace polyurethanové pěny podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že složka diisokyanátu zahrnuje 4,4'-methylendifenyldiisokyanát, jeho isomery a polymerní formy.
  5. 5. Formulace polyurethanové pěny podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že složka polyolu zahrnuje melamin-fosfát v obsahu 40 % hmotnosti a tris(2-chlor-l-methylethyl)fosfát v obsahu 5 až 20 % hmotnosti ve funkci retardérů hoření, a dále /V,/V-dicyklohexylmethylamin v obsahu 0,1 až 3 % hmot, ve funkci katalyzátoru polyadice.
  6. 6. Polyurethanová pěna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je určena pro použití v pružných částech čalounění sedadel, lehátek a lůžek železničních kolejových vozidel a prostředků hromadné přepravy osob.
CZ2015-375A 2015-06-03 2015-06-03 Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře CZ2015375A3 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-375A CZ2015375A3 (cs) 2015-06-03 2015-06-03 Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře
EP16001241.5A EP3101045B1 (en) 2015-06-03 2016-06-02 Polyurethane foam with reduced flammability, reduced smoke development and low smoke toxicity
PL16001241T PL3101045T3 (pl) 2015-06-03 2016-06-02 Pianka poliuretanowa o zmniejszonej palności, zmniejszonym dymieniu i niskiej toksyczności dymu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-375A CZ2015375A3 (cs) 2015-06-03 2015-06-03 Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2015375A3 true CZ2015375A3 (cs) 2016-12-14

Family

ID=56787182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-375A CZ2015375A3 (cs) 2015-06-03 2015-06-03 Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3101045B1 (cs)
CZ (1) CZ2015375A3 (cs)
PL (1) PL3101045T3 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114341223A (zh) 2019-09-05 2022-04-12 巴斯夫欧洲公司 柔性聚氨酯泡沫及其制备方法和用途

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3306698A1 (de) * 1983-02-25 1984-08-30 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Gegebenenfalls geschaeumte intumeszenzmassen und daraus hergestellte formteile
IT1229212B (it) 1989-03-29 1991-07-25 Vamp Srl Composizione ritardante di fiamma e antifumo per polimeri e materiali polimerici cosi' ottenuti.
ES2209780T3 (es) 2000-06-14 2004-07-01 Nexans Mezcla para las envolturas de cables opticos o electricos.
DE10302198A1 (de) * 2003-01-20 2004-07-29 Flamro Brandschutz-Systeme Gmbh Brandschutzschaum und Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzschaums
EP2374843A1 (de) 2010-04-07 2011-10-12 Nexans Alterungsbeständige Polyurethanmischung
WO2012116885A1 (en) 2011-03-02 2012-09-07 Huntsman International Llc Polyurethane flame retardant formulation
EP2690118A1 (de) 2012-07-27 2014-01-29 Basf Se Polyurethane enthaltend Phosphorverbindungen

Also Published As

Publication number Publication date
EP3101045B1 (en) 2019-04-24
PL3101045T3 (pl) 2019-08-30
EP3101045A1 (en) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2757294B2 (ja) 耐燃性の弾性ポリウレタン軟質発泡体の製法
Zhu et al. Preparation of flame-retardant rigid polyurethane foams by combining modified melamine–formaldehyde resin and phosphorus flame retardants
ES2255913T3 (es) Procedimiento para la produccion de espumas blandas de poliuretanos ininflamables.
US9650497B2 (en) Phosphonamidates-synthesis and flame retardant applications
JP2013544307A5 (cs)
ES2284557T3 (es) Espuma dura de poliuretano ininflamable, exenta de halogenos, y un procedimiento para su produccion.
US20060035989A1 (en) Composition for flame-retardant flexible polyurethane foam
CN103030780A (zh) 一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫、其制备方法及应用
WO2016059882A1 (ja) 難燃性ポリウレタン樹脂および難燃性合成皮革
Liu et al. A novel effective halogen-free biomass-based chitosan derived flame retardant through microencapsulation technology for improved flame retardancy, thermal stability of polyurethane
JPH02105811A (ja) ポリウレタンフオームの製造方法
KR20210095852A (ko) 불연성 폴리우레탄 폼용 발포성 조성물
EP0389768A2 (en) Flame-retardant and smoke-suppressant composition for polymers and so-obtained polymeric materials
US10377871B1 (en) Flame-retardant composition and process for a flexible open-cell polyurethane foam
CN107987320B (zh) 一种磷氮杂化协效膨胀阻燃剂及其制备方法
KR101610460B1 (ko) 불꽃 라미네이션용 난연성 슬래브스톡 폴리우레탄 폼 조성물
KR20220118623A (ko) 준불연성 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법
CZ2015375A3 (cs) Polyurethanová pěna se sníženou hořlavostí, sníženým vývojem kouře a nízkou toxicitou kouře
Liu et al. Synthesis of in situ encapsulated intumescent flame retardant and the flame retardancy in polypropylene
CA2414004A1 (en) Flame retardant blend for intumescent flexible polyurethane foam
US20050222284A1 (en) Synergistic flame retardant blends for polyurethane foams
WO2006069095A1 (en) Flame retardant composition and polyurethane foam containing same
US20070155845A1 (en) Non-halogenated flame retardent composition and polyurethane foam containing same
CA2272934A1 (en) Flame proofing agents for polyurethanes, a method for the production of flame proof polyurethane plastics and their use in rail vehicle construction
KR20220119629A (ko) 난연성 기계적 발포체