用于基于礦物纖維的墊的含水阻燃性組合物和獲得的墊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于基于礦物纖維，尤其玻璃纖維或巖石纖維的墊的含水阻燃性組合物，它包含至少一種熱塑性或者熱固性樹脂；氫氧化鎂Mg(OH)2和氫氧化氧化鋁AlOOH，作為阻燃劑；和任選地，炭黑。本發(fā)明還涉及使用上述阻燃性組合物處理的墊。
【專利說(shuō)明】用于基于礦物纖維的墊的含水阻燃性組合物和獲得的墊
[0001]本發(fā)明涉及具有阻燃性質(zhì)的基于礦物纖維的墊(mats a base de fibresminerales)的令頁(yè)域。
[0002]更特別地，它涉及含水阻燃性組合物，其包含熱塑性或者熱固性樹脂和特定阻燃齊U，和由此獲得的墊。
[0003]基于非織造礦物纖維(亦被稱為“非織造物”或“紗”)的墊是熟知的，并且用于許多應(yīng)用中，特別地作為用于不同材料，特別地基于礦棉的隔熱和/或隔音產(chǎn)品的表面涂層。
[0004]這種墊可以使用傳統(tǒng)方法(其使用“干法”或者“濕法”工藝進(jìn)行操作)進(jìn)行制備。
[0005]在干法工藝中，使包含在爐中的熔融礦物質(zhì)導(dǎo)向拉絲模組件，長(zhǎng)絲在重力下從該組件流出并通過(guò)氣態(tài)流體進(jìn)行拉制。在傳送帶上收獲該礦物長(zhǎng)絲，在那里它們變得纏繞同時(shí)形成墊。
[0006]使用適合的設(shè)備(其通常通過(guò)幕涂進(jìn)行操作)將含水粘結(jié)劑組合物施用于該如此形成的墊的上表面，通過(guò)在相對(duì)面處的抽吸除去過(guò)量粘結(jié)劑。該墊然后進(jìn)入包含熱空氣的設(shè)備中，其中熱空氣溫度(大約180°C至260°C )和持續(xù)時(shí)間(最多5分鐘)允許除去水并且固化粘結(jié)劑；然后以纏繞形式收集該礦物纖維墊。
[0007]在濕法工藝中，墊由切斷的礦物纖維的水分散體獲得，該水分散體借助于成型頭沉積在提供有穿孔的傳送帶上；借助于吸氣箱穿過(guò)該傳送帶提取水。保持在傳送帶上的切斷礦物纖維形成墊，墊在與對(duì)于干法工藝描述的條件相同的條件下進(jìn)行處理。
[0008]在如上所述的工藝中，該粘結(jié)劑組合物的功能是將礦物纖維粘結(jié)在一起并且為包含它們的墊提供適合于所希望用途的機(jī)械性質(zhì)，特別地足夠的剛度以能容易進(jìn)行處理，特別地沒(méi)有被撕破的危險(xiǎn)。
[0009]待施加到礦物纖維上的粘結(jié)劑組合物通常呈包含至少一種熱塑性和/或熱固性樹脂和添加劑(如樹脂的固化催化劑、促進(jìn)粘合的硅烷、防水劑等等)的乳液或者水分散體形式。
[0010]最廣泛使用的熱塑性樹脂是基于聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯(SBR)和丙烯酸聚合物的樹脂。熱固性樹脂本身是基于甲醛的樹脂，特別地屬于可熔酚醛樹脂種類的酚醛塑料，脲-甲醛樹脂和三聚氰胺-甲醛樹脂。
[0011]這些樹脂的缺點(diǎn)在于在火災(zāi)情況下，當(dāng)基于礦物纖維的墊直接暴露于火焰時(shí)，它們?nèi)菀妆幌牡膬A向。
[0012]一種用于改善所述墊的耐火性的熟知方法在于在它們中包含阻燃劑，如含鹵素化合物，特別地基于溴或者氯的化合物，或者含磷化合物。還已知使用金屬氫氧化物，它們具有比前述阻燃劑更廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]因此，US2005/0208852描述了用于浙青屋頂膜的纖維墊，其纖維通過(guò)包含聚合物粘結(jié)劑和氫氧化鋁的阻燃性組合物進(jìn)行粘結(jié)。
[0014]EP2053083A1提出用于纖維墊的阻燃性組合物，其包含至少一種有機(jī)粘結(jié)劑和至少一種填料，優(yōu)選地選自以下化合物:碳酸鈣、云母、粘土、三水合氧化鋁和滑石。
[0015]US7608550描述了基于礦棉的用于覆蓋通風(fēng)管道蓋板或者隔音和/或隔熱板的纖維墊。纖維墊基于使用組合物粘結(jié)的玻璃纖維，該組合物包含有機(jī)粘結(jié)劑和金屬氫氧化物(作為阻燃劑)和炭黑。優(yōu)選的金屬氫氧化物是氫氧化鎂或者三水合氧化鋁。
[0016]本發(fā)明的目的是提供含水阻燃性組合物，該組合物為基于玻璃纖維的墊(在其上施用該組合物)提供改善的耐火性。
[0017]本發(fā)明的含水阻燃性組合物特征在于它包含:
-至少一種熱塑性或者熱固性樹脂；
-氫氧化鎂Mg (OH) 2和氫氧化氧化鋁A100H，作為阻燃劑；和 -任選地，炭黑。
[0018]本發(fā)明的熱塑性或者熱固性樹脂可以是苯乙烯-丁二烯樹脂(SBR)、乙烯-氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹脂(改性或者非改性的)、聚乙烯醇樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯樹脂(EVA)、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯樹脂、非羧基化丙烯酸-丙烯腈樹月旨(acrylique non carboxyl6_acrylonitrile)、羧基化丙烯酸丁酯樹脂、聚偏氯乙烯-丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯樹脂、丙烯酸-苯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂、脲-甲醛樹月旨、三聚氰胺-甲醛樹脂或者酚醛樹脂。丙烯酸樹脂、脲-甲醛樹脂和這些樹脂的混合物是優(yōu)選的。
[0019]在含水阻燃性組合物中，樹脂按重量計(jì)的量占該熱固性樹脂、Mg(OH)JP A100H的總重量的20%-95%，優(yōu)選地40%-95%。
[0020]Mg(OH)2和A100H的阻燃劑結(jié)合提供表現(xiàn)為更好的抗燃性的協(xié)同作用。
[0021]在該含水阻燃性組合物中，Mg(OH)2和A100H按重量計(jì)的量占該熱固性樹脂、Mg(OH)2和A100H的總重量的5%-80%，優(yōu)選地5%_60%。
[0022]Mg (OH)2: A100H 重量比通常為 0.3:0.7 至 0.7:0.3，優(yōu)選地為 0.4:0.6 至 0.7:0.3，有利地等于0.5:0.5。
[0023]該含水阻燃性組合物還可以包含至少一種礦物填料，例如碳酸鈣、粘土、滑石或者云母。碳酸鈣是優(yōu)選的，因?yàn)橐呀?jīng)觀察到它有助于改善耐火性。
[0024]在含水阻燃性組合物中填料的量可以占該熱固性樹脂、Mg (OH) 2和A100H的總重量的最多30%，優(yōu)選地最多25%，有利地最多22%。
[0025]如已經(jīng)提到的，該含水阻燃性組合物可以包含炭黑，其允許獲得著色的基于礦物纖維的阻燃性墊。
[0026]在這種情況下，炭黑的量占該熱固性樹脂、Mg(OH)2和A100H的總重量的10%至30%,優(yōu)選地15%至30%，有利地20%至28%。
[0027]在本發(fā)明含水阻燃性組合物中還可以包含以下常規(guī)的添加劑:有機(jī)和/或無(wú)機(jī)顏料、表面活性齊?、流變學(xué)改性劑、消泡齊?、殺生物齊?、穩(wěn)定劑，特別地?zé)嵫趸铚?、增稠劑和防水劑?br> [0028]上面提到的添加劑的總量不超過(guò)熱固性樹脂、Mg(OH)2和Α100Η的總重量的5%，優(yōu)
選地2%。
[0029]本發(fā)明的含水阻燃性組合物用于施加到包含礦物纖維的非編織纖維墊上，所述墊構(gòu)成本發(fā)明的另一目的。
[0030]根據(jù)第一種優(yōu)選的實(shí)施方式，將含水阻燃性組合物沉積在基于礦物纖維的墊(使用干法工藝或者濕法工藝形成)上，然后該墊在允許該熱固性樹脂固化的溫度下進(jìn)行處理，該熱固性樹脂這時(shí)變成難熔的。固化在通常為150°C至260°C，優(yōu)選地在180°C至220°C的溫度下和在最多3分鐘，優(yōu)選地10秒至I分鐘，有利地15至30秒的時(shí)間期間進(jìn)行實(shí)施。這時(shí)以纏繞形式收集該墊。
[0031]根據(jù)第二種實(shí)施方式，在收集該墊之后的附加步驟中，將該含水阻燃性組合物沉積在基于通過(guò)粘結(jié)劑組合物粘結(jié)的礦物纖維的墊上。
[0032]在與第一種實(shí)施方式描述的用于施用粘結(jié)劑組合物的相同條件下，將該含水阻燃性組合物施用于該展開(kāi)的墊。通過(guò)抽吸除去過(guò)量含水阻燃性組合物，該墊然后經(jīng)受在與上面對(duì)于第一種實(shí)施方式所討論的條件相同的條件下的熱處理，然后它再一次以纏繞的形式進(jìn)行收集。
[0033]該礦物纖維是玻璃纖維，例如E、C、R或者AR(耐堿的)玻璃，玄武巖或者硅灰石(CaSiO3)，優(yōu)選玻璃纖維。玻璃纖維是優(yōu)選的，有利地是E玻璃纖維。
[0034]該礦物纖維通常是長(zhǎng)絲(filaments)形式。
[0035]該礦物纖維墊由不連續(xù)的礦物長(zhǎng)絲組成，該長(zhǎng)絲的長(zhǎng)度可以達(dá)到150mm，優(yōu)選地為20至100mm，和有利地為50至70mm，和其直徑可以在寬范圍中，例如5至30 μ m中變化。
[0036]關(guān)于玻璃纖維，其還可以是線形式，該線由多個(gè)通過(guò)膠料粘結(jié)一起的長(zhǎng)絲(或者基線)組成，或者為這種線的粗紗(英文為“rovings”)集合體的形式。
[0037]上面提到的線可以是非捻線或者捻線(紡織線)，優(yōu)選地非捻線。
[0038]該玻璃線通常被切斷至可以最多至100mm,優(yōu)選地為6至30mm,有利地8至20mm,更優(yōu)選地10至18mm的長(zhǎng)度。構(gòu)成該線的玻璃長(zhǎng)絲的直徑可以在寬范圍中變化，例如為5至30微米。同樣地,該線的線密度(masse lin6ique)可以發(fā)生大變化,可以為34至1500特。
[0039]該礦物纖維墊可以包含合成或者天然的有機(jī)纖維，優(yōu)選地合成纖維。
[0040]可以提到的合成纖維的實(shí)例是基于烯烴(如聚乙烯或者聚丙烯)，聚酯(如聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯，特別地聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)，或者聚酰胺(nylon)的纖維。聚乙烯纖維是優(yōu)選的。
[0041]可以提到的天然纖維的實(shí)例是植物纖維，特別地棉花、椰子、劍麻、大麻或者亞麻布的纖維，和動(dòng)物纖維，特別地絲或者羊毛。
[0042]必要時(shí)，該墊可以用連續(xù)纖維進(jìn)行增強(qiáng)，該連續(xù)纖維通常在該墊前進(jìn)方向沉積在該墊的運(yùn)送裝置上并且分布在該墊的寬度的全部或者一部分上。在施用粘結(jié)劑組合物之前，這些纖維通常沉積在纖維(特別地礦物纖維)的墊的厚度中。
[0043]增強(qiáng)用纖維可以是具有與上面提到的構(gòu)成本發(fā)明的纖維墊的纖維相同化學(xué)性質(zhì)的礦物和/或有機(jī)纖維。
[0044]玻璃加強(qiáng)纖維是優(yōu)選的。
[0045]通常，進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的墊的組成中的纖維由超過(guò)50重量％，優(yōu)選地超過(guò)75重量％，有利地100重量％的礦物纖維構(gòu)成。特別優(yōu)選地，該纖維由玻璃纖維。
[0046]基于礦物纖維的墊通常具有為10-1100g/m2，優(yōu)選地為30_350g/m2，有利地為35-75g/m2的單位面積質(zhì)量。
[0047]該阻燃性組合物通常占該礦物纖維墊的重量的7%至30%，優(yōu)選地10%至25%，基于固體材料進(jìn)行計(jì)算。[0048]本發(fā)明的阻燃性礦物纖維墊可以用在許多應(yīng)用中，例如作為施用在墻壁和/或天花板的涂抹或非涂抹的覆蓋層，作為表面覆蓋層，或者用于石膏或者水泥嵌板的接縫的覆蓋層，作為用于隔熱和/或隔音制品(如礦棉或者泡沫)的表面覆蓋層(更特別地用于屋頂隔離)，作為用于屋頂覆蓋的密封膜(特別地屋面板的膜或者用于制備地板覆蓋的膜)，特別地聲學(xué)下層。
[0049]優(yōu)選地，該阻燃?jí)|旨在用作為用于礦棉-基隔離制品的表面覆蓋層。
[0050]以下實(shí)施例允許舉例說(shuō)明本發(fā)明而不以任何方式限制它的范圍。
[0051]在這些實(shí)施例中，對(duì)于阻燃?jí)|測(cè)量:
-火焰蔓延距離，用mm表示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 11925-2?類)；
_ 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) ISO 1716 的高位熱值(pouvoir calorifique superieur) (PCS),用 MJ/kg墊表示。高位熱值對(duì)應(yīng)于在燃燒期間熱量的最大理論釋放；
-在暴露于高溫后的殘余物存在。使阻燃?jí)|經(jīng)受以下霧化測(cè)試(test deternissement):將樣品(75mmX75mm)放置在加熱板上,將招圓柱形管設(shè)置在樣品周圍并且耐堿玻璃板放置在該管的頂部。將樣品加熱至220°C持續(xù)150小時(shí)。
[0052]視覺(jué)檢查該冷卻的玻璃板以檢測(cè)表現(xiàn)為玻璃霧化的冷凝沉積物的存在。在從Vl (不霧化)至V4(明顯的霧化)的標(biāo)度上進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0053]在該板上，在霧化測(cè)試之前和之后還測(cè)量玻璃在可見(jiàn)光中(300至2500nm的波長(zhǎng))的透射度。將樣品作為上述透射度的差值(AT)的函數(shù)如下進(jìn)行分級(jí):
Δ T分級(jí)
0 - 0.003Tl
0.003 - 0.010T2
0.010 - 0.015T3
大于 0.015T4。
[0054]被等級(jí)在V4和/或T4中的樣品是不可接受的。
[0055]實(shí)施例1-7
制備以重量％表示的比例和在括號(hào)中重量份包含在表I中顯示的組分的含水阻燃性組合物。在環(huán)境溫度下將不同的組分引入含水容器中，同時(shí)適度攪拌直至獲得均勻的分散體。
[0056]該阻燃性組合物的固體物質(zhì)含量(干提取物)等于13%。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式通過(guò)濕法工藝制備E玻璃纖維墊，其中通過(guò)沉積在非粘結(jié)的纖維墊上來(lái)施用含水阻燃性組合物。吸出過(guò)量粘結(jié)劑并且將墊放置于210°C的烘箱中達(dá)I分鐘。
[0058]獲得的墊具有60g/m2的單位面積質(zhì)量并且包含20重量％的難熔粘結(jié)劑。
[0059]火焰蔓延距離和火焰外觀在表I中給出。
[0060]包含脲-甲醛樹脂的實(shí)施例1的火焰蔓延距離低于在實(shí)施例3和4中的火焰蔓延距離，由此顯示出在Mg(OH)2和A100H的混合物存在時(shí)的協(xié)同作用。
[0061]較高的Mg(OH)2和A100H含量(實(shí)施例2)使得火焰蔓延距離除以4。
[0062]包含丙烯酸樹脂的實(shí)施例5的墊的火焰蔓延距離比實(shí)施例7的火焰蔓延距離低得多。
[0063]實(shí)施例6的非著色墊還顯示出火焰蔓延距離的降低(與實(shí)施例7相比較)。[0064]實(shí)施例8-11
制備以重量％表示的比例和在括號(hào)中的重量份包含在表2中顯示的組分的含水阻燃性組合物。該組合物在與在實(shí)施例1至7中相同的條件下進(jìn)行制備。
[0065]根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式制備玻璃纖維墊。
[0066]首先，E玻璃纖維墊使用濕法工藝進(jìn)行制備:將包含脲-甲醛樹脂的粘結(jié)劑組合物施用于該形成的墊上，除去過(guò)量的所述組合物并且將該墊引入210°C的烘箱中達(dá)I分鐘。
[0067]獲得的墊包含10重量％固化脲-甲醛樹脂并且具有等于45g/m2的單位面積質(zhì)量。
[0068]然后，通過(guò)幕涂將該含水阻燃性組合物沉積在該粘結(jié)的纖維墊上，然后將它引入210°C的烘箱中達(dá)I分鐘。
[0069]最后，該墊具有60g/m2的單位面積質(zhì)量并且包含12.5重量％的難熔阻燃性組合物。
[0070]獲得的墊的性質(zhì)的測(cè)量顯示在表2中。
[0071]本發(fā)明的實(shí)施例8具有比實(shí)施例9和10更好的耐火性:與實(shí)施例9和10相比較，火焰蔓延距離以及高位熱值被降低。
[0072]實(shí)施例8的高位熱值低于包含等量含磷阻燃劑的實(shí)施例11。
【權(quán)利要求】
1.用于礦物纖維，尤其玻璃纖維或巖石纖維的含水阻燃性組合物，特征在于它包含: -至少一種熱塑性或者熱固性樹脂； -氫氧化鎂Mg (OH) 2和氫氧化氧化鋁A100H，作為阻燃劑；和 -任選地，炭黑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，特征在于熱塑性或者熱固性樹脂是苯乙烯-丁二烯樹月旨(SBR)、乙烯-氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹脂，其是改性或者非改性的、聚乙烯醇樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯樹脂(EVA)、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯樹脂、非羧基化丙烯酸-丙烯腈樹脂、羧基化丙烯酸丁酯樹脂、聚偏氯乙烯-丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯樹脂、丙烯酸-苯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂、脲-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂或者酹醒樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，特征在于所述樹脂為丙烯酸樹脂、脲-甲醛樹脂和這些樹脂的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的組合物，特征在于在阻燃性組合物中，樹脂按重量計(jì)的量占該熱固性樹脂、Mg (OH)2和A100H的總重量的20%-95%，優(yōu)選地40%_95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的組合物，特征在于Mg(OH)2和A100H按重量計(jì)的量占該熱固性樹脂、Mg(OH)2和A100H的總重量的5%-80%，優(yōu)選地5%_60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的組合物，特征在于Mg(OH)2= AlOOH重量比為0.3:0.7至0.7:0.3，優(yōu)選地為 0.4:0.6 至 0.7:0.3，有利地等于 0.5:0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的組合物，特征在于其還包含至少一種礦物填料，例如碳酸鈣、粘土、滑石和云母，優(yōu)選碳酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，特征在于填料的量可以占該熱固性樹脂、Mg(OH)2和A100H的總重量的最多30%，優(yōu)選地最多25%，有利地最多22%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的組合物，特征在于炭黑的量占該熱固性樹脂、Mg(OH)2和A100H的總重量的10%至30%，優(yōu)選地15%至30%，有利地20%至28%。
10.基于非織造礦物纖維的墊，特征在于礦物纖維用根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的含水阻燃性組合物進(jìn)行處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的墊，特征在于所述纖維是玻璃纖維或巖石纖維，尤其玄武巖纖維或者硅灰石纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的墊，特征在于礦物纖維為長(zhǎng)絲、由多個(gè)長(zhǎng)絲(或者基線)組成的線、或者為這些基線的粗紗集合體的形式。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12任一項(xiàng)的墊，特征在于其還包含合成或者天然的有機(jī)纖維，優(yōu)選地聚乙烯纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的墊，特征在于其具有為10-1100g/m2，優(yōu)選地為30-350g/m2，有利地為35-75g/m2的單位面積質(zhì)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任一項(xiàng)的墊，特征在于該阻燃性組合物占纖維墊，尤其礦物纖維墊的重量的7%至30%，優(yōu)選地10%至25%，基于固體材料進(jìn)行計(jì)算。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15任一項(xiàng)的墊，特征在于所述纖維是玻璃纖維。
【文檔編號(hào)】D06M15/333GK103547730SQ201180056658
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月26日
【發(fā)明者】N.奧姆貝旺德杰 申請(qǐng)人:圣戈班艾德福斯公司