Огнестойкое напольное покрытие

Группа изобретений относится к имеющей огнезащитную отделку термоплавкой адгезивной композиции (варианты) и к применению полученной композиции по изобретению. Композиция содержит следующие компоненты: а) 20-70 вес. % одного или нескольких полиолефиновых восков одного или нескольких С3-C18 α-олефинов и, при необходимости, этилена; b) 9-30 вес. % вспучивающегося графита; с) 5-30 вес. % дополнительного огнезащитного средства; d) 0-15 вес. % антистатического вспомогательного средства; е) 0-12 вес. % одной или нескольких смол; f) 0-40 вес. % одного или нескольких аморфных атактических поли-α-олефинов. Применяют полученную композицию в качестве термоплавкого адгезива. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в создании системы, способной быть готовой к использованию без растворителей и других дополнительных компонентов. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр.

Изобретение относится к огнезащитной композиции для склеивания или фиксации текстильных полотен (например, напольных ковровых покрытий, тканых изделий, не тканых изделий, ворсопрошивных изделий, в частности, ковров) и текстильных композитов (текстильных слоистых материалов), а также к отделанным этой композицией изделиям.

Нанесение покрытий из огнезащитных композиций на текстильные полотна часто является технически трудоемким процессом, который может осуществляться разными способами. В зависимости от процесса для огнезащитного материала предпочтительными являются разные системы носителя (например, раствор, дисперсия, эмульсия, твердое вещество), которые, в свою очередь, наносятся с использованием разных приемов (например, распылением, нанесением с ракли, флокированием расплавов). Обычно нанесение покрытия из огнезащитного средства на текстильные полотна при использовании указанных приемов ведет к значительному увеличению веса композита. Другим недостатком при изготовлении и обработке таких композиций является то, что часто используются органические растворители, требующие больших затрат на аппаратуру для компаундирования и извлечения растворителя, и что к производству (обеспечение взрывобезопасности) и применению (VOC — летучие органические соединения) прибавляются дополнительные проблемы, связанные с токсикологией и техникой безопасности.

Хотя использование полимеров, в частности, полиолефинов (полиэтилена, полипропилена) в качестве связующих веществ при фиксации текстильных полотен ведет к заметному уменьшению веса, однако из-за повышенной горючести полиолефинов в качестве связующих веществ предъявляются особо повышенные требования к огнезащитной отделке.

Максимальная объемная доля среди огнезащитных средств приходится, конечно, на неорганические гидроксиды металлов: алюминия и магния. Они также воздействуют в конденсированной фазе, правда не способны образовывать защитный слой. Их эффект проявляется в эндотермическом разложении с выделением воды. В результате происходит разбавление горючего газа и охлаждение полимеров. При этом Al(ОН)3 разлагается при 230°С и поглощении энергии в количестве 75 кДж/моль, a Mg(OH)2 — лишь при 340°С и поглощении энергии в количестве 81 кДж/моль. Правда такие неорганические добавки требуются в количестве от 40 до 60% по массе для того, чтобы достигалась эффективная огнезащита.

В ЕР 0752458 описан способ огнезащитной отделки текстильных полотен, изготовленных по существу из горючих волокон, в котором вспучивающийся графит наносят в виде отдельных адгезивных хлопьев по меньшей мере на одну поверхность полотна (примечание: покрытие обратной стороны). Огнезащитная отделка должна обеспечить наряду с повышенной огнестойкостью и сильной задержкой распространения огня при одновременном уменьшении плотности дымового газа в случае возгорания также лишь незначительное увеличение веса полотен. Авторы изобретения очевидно очень хорошо представляли себе, что смеси в виде их композиций не обладают способностью к нанесению и поэтому разделили отдельные компоненты (связующие вещества, огнезащитные средства) при технологическом применении. Кроме того, диспергирование огнезащитных средств в высоковязких полимерных системах является слишком плохим для обеспечения равномерного огнезащитного эффекта. Описанный способ включает распыление жидкого связующего вещества на поверхности полотна, затем на эти поверхности насыпают огнезащитные хлопья из вспучивающегося графита и после этого на поверхности с хлопьями снова распыляют жидкое связующее вещество. Далее сообщается, что нанесение вспучивающегося графита на поверхность полотна может проводиться в форме дисперсии или суспензии. Недостаток описанного способа состоит в трудоемком поэтапном нанесении огнезащитного средства и его компонентов, что дополнительно усложняет процесс. Также описано использование дисперсий или суспензий, при котором требуется сушка текстильного полотна и, следовательно, снижается производственная скорость.

Задача изобретения состоит в устранении недостатков, присущих известным огнезащитным композициям, и в создании системы, основанной не на дисперсиях, суспензиях или растворах, а способной использоваться без растворителей, диспергирующих средств и суспендирующих агентов в «готовой к применению» форме, т.е. готовой к использованию без дополнительных компонентов. Другая задача изобретения состоит в достижении преимуществ в результате использования полиолефинового воска в качестве основного компонента термоплавкой адгезивной композиции и в устранении недостатка, проявляющегося в виде эффекта свечного фитиля.

Одновременно было обнаружено, что примешивание проводящей сажи к термоплавкой адгезивной композиции в соответствии с изобретением не только улучшает антистатическую отделку текстильного полотна, но и оказывает регулирующее воздействие на вязкость всей термоплавкой адгезивной композиции и таким образом дополнительно снижает эффект свечного фитиля. Кроме того, было обнаружено, что текстильные полотна со связующим веществом на основе полиолефиновых гомо- и сополимерных восков, в частности, при использовании восков металлоценов, могут проще и более полно отделяться с помощью основанного на растворителе способа вторичного использования благодаря их низкой температуре растворения по сравнению с химически родственными полимерами с большей молекулярной массой и они особо пригодны для обратного извлечения из них компонентов материала (огнезащитная система и полиолефиновый воск) в чистой форме. Кроме того, термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению пригодна как для сплошных поверхностей, например, пленка и ламинат, так и для не сплошных поверхностей, например, изнанка ковра, ткани и в целом текстильные полотна. В результате однородного смешивания композиции можно получить очень тонкий сплошной слой на соответствующей основе, что по сравнению с традиционными покрытиями обеспечивает существенное снижение веса материала. Так, термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению соответствует жестким стандартам по противопожарной безопасности ковров для самолетов, в частности, по плотности дымового газа (ABD 0031/BMS 7238/39), огнестойкости (FAR 25.853), поверхностному и объемному сопротивлению (TN ESK/021/99, DIN 54345-1), и это — при очень хорошей размерной стабильности и при весе нанесенного покрытия от 300 до 400 г, что соответствует снижению веса в количестве от 300 до 500 г/м2 по сравнению с обычным, имеющим латексное покрытие ковром для самолета.

a) 20-70 вес. % одного или нескольких полиолефиновых восков одного или нескольких С3-C18 α-олефинов и, при необходимости, этилена;

c) 5-30 вес. % дополнительного огнезащитного средства;

e) 0-12 вес. % одной или нескольких смол;

Предпочтительно эти термоплавкие адгезивные композиции содержат:

b) 9-30 вес. % вспучивающегося графита;

d) 5-15 вес. % антистатического вспомогательного средства;

Предпочтительно полиолефиновые воски согласно изобретению содержат гомополимеры на основе этилена или пропилена, а также сополимеры на основе полипропилена и 0,1-30 вес. % этилена и/или 0,1-50 вес. % разветвленного или не разветвленного С420 α-олефина. Эти полиолефиновые воски могут быть получены известным образом путем полимеризации, например, с использованием механизма внедрения с помощью катализаторов Циглера или металлоценовых катализаторов, посредством свободно радикального способа с использованием высокого давления или путем термического разложения подобных пластмассе полиолефинов. Соответствующие способы получения описаны в Энциклопедии Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000, Waxes, а также в Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006, Metallocenes (Металлоцены). В рамки изобретения также входят сополимеры на основе этилен-со-винилацетата и аморфные поли-α-олефины (АРАО). Согласно изобретению предпочтительны полиолефиновые воски, полученные с использованием металлоценовых катализаторов. Неожиданно было обнаружено, что полиолефиновые воски на основе металлоценов в большей степени характеризуются технологически важными критериями (заданный диапазон плавления, низкая вязкость, адгезия, когезия, пригодность для вторичного применения) по сравнению, например, с восками, полученными способом Циглера или свободно радикальным способом с высоким давлением (в этом отношении см. также 2012DE101).

Предпочтительно, чтобы полиолефиновые воски характеризовались точкой каплепадения или точкой размягчения «кольцо/шарик» от 40 до 160°С, предпочтительно от 80 до 140°С, и вязкостью расплава, измеренной при 170°С, не более 40000 мПа⋅с, предпочтительно не более 20000 мПа⋅с. Вязкость расплава определяли по стандарту DIN 53019 с помощью ротационного вискозиметра, точку размягчения «кольцо/шарик» — в соответствии со стандартом ASTM D3104.

В промышленности вспучивающийся графит получают окислением графита серной или азотной кислотой. Соответствующие способы получения и признаки вспучивающегося графита описаны в Энциклопедии Ullmann’s Encyclopedia, т. 6, 2002, Industrial Carbons. В качестве синергиста по отношению к вспучивающемуся графиту могут служить разные огнезащитные средства, выбранные из группы галогенсодержащих, основанных на фосфоро(органическом) соединении, азотсодержащих и/или неорганических огнезащитных средств. Типичные огнезащитные средства и химические огнезащитные классы описаны в Энциклопедии Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, т. 5, 2000, Flame Retardants и в Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, т. 5, 2000, Plastics, Additives, гл. 6.

Согласно изобретению предпочтительной огнезащитной комбинацией является также комбинация из вспучивающегося графита и соединений NOR-HALS (HALS = Hindered Amine Light Stabilizers). Соединения NOR-HALS (например, Hostavin NOW®, Clariant; Flamestab NOR 116®, BASF и др.) представляют собой стерически затрудненные алкоксиамины, традиционно используемые в качестве светостабилизаторов.

В качестве адгезивных смол пригодны, например, синтетические или модифицированные терпеновые смолы, полностью или частично гидрированные канифоли, смолы алифатических углеводородов, а также гидрированные и/или иным образом модифицированные смолы алифатических, алифатическо-ароматических или ароматических углеводородов. В термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению содержание смол составляет от 0 до 12 вес. %.

В термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению могут дополнительно содержаться наполнители (например, карбонат кальция) или вспомогательные вещества, такие, как пластификаторы (например, углеводородные масла), пигменты, антиокислители и дополнительные воски. Эти дополнительные воски могут быть как натуральные, при необходимости очищенные продукты, например, микро- или макрокристаллические парафины или плиточные парафины, так и синтетические воски, например, парафины Фишера-Тропша.

Предпочтительно термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению применяется в качестве термоплавкого адгезива для склеивания текстильных полотен (например, для склеивания текстильных листов, фиксации свободной текстильной ткани, нанесения покрытия на обратную сторону ворсопрошивных изделий и пр.). Предпочтительно термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению применяется в качестве термоплавкого адгезива для нанесения покрытий на обратную сторону или для склеивания или фиксации, в частности, текстильных изделий (например, ковров, кровельных полотен, чехлов сидений и пр.), в облегченных конструкциях (например, в автомобилях, электротехнике, при внутренней отделке самолетов). Предпочтительно термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению применяется в качестве термоплавкого адгезива для покрытия обратной стороны или склеивания, покрытия обратной стороны или фиксации, в частности, текстильных изделий, текстильных композитов, текстильных полотен (тканые изделия, ворсопрошивные изделия и пр.) с повышенными требованиями к пожарной безопасности (например, огнестойкость, низкая плотность дымового газа), как, например, в общественных зданиях, в частности, в аэропортах, кинотеатрах, театрах, школах и пр. Предпочтительно термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению применяется в качестве термоплавкого адгезива для покрытия обратной стороны текстильных полотен с электрическим подогревом (например, резиновые ковры, имитирующие травяной покров, с электрическим подогревом, ковры с электрическим подогревом, обои с электрическим подогревом и пр.). Предпочтительно термоплавкая адгезивная композиция согласно изобретению применяется в качестве термоплавкого адгезива при склеивании текстильных композитов с электрическим подогревом (например, электрически обогреваемые одежда мотоциклиста, лыжника, лыжные ботинки и пр.).

Предпочтительно вес нанесенной термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению составляет от 25 до 2000 г/м2, особо предпочтительно от 100 до 1000 г/м2, совершенно особо предпочтительно от 300 до 400 г/м2.

В простейшем случае типичная структура текстильного полотна содержит тканые (переплетенных) или нетканые (не переплетенные) текстильные волокна или ворсопрошивное изделие (включая основу) и вещества или композиции для фиксации текстильных волокон или элементарных нитей. В данном случае под текстильным композитом понимаются в самом широком смысле скрепленные между собой текстильные полотна. Согласно изобретению задача по скреплению решается использованием термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению. Типичным материалом для волокон и элементарных нитей тканых, нетканых и ворсопрошивных изделий могут служить натуральные волокна (например, шерсть, хлопок, лен, сизаль, кокос, целлюлоза и др.) или синтетические волокна из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE), полиэтилена низкой плотности (LDPE), полипропилена, сложного полиэфира (например, полиэтилентерефталат, полибутадиен) или полиамида (например, РА6, РА66, РА6, 10) или полиакрилнитрила или их смесей. Дополнительно приведенные выше волокнистые материалы могут содержать в себе негорючие волокна, например, углеродные, арамидные и/или стеклянные волокна. Типичным материалом для основы ворсопрошивных изделий служат, например, полиэтилен, полипропилен и сложный полиэфир. Проклеивание на обратной стороне изделия или проклеивание согласно изобретению состоит из термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению. В области огнезащитных текстильных изделий важную роль играют также другие огнезащитные вспомогательные вещества на поверхности или внутри текстильных волокон. Примеры на типичную огнезащитную отделку текстильных волокон приведены в числе прочего в Энциклопедии Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley, 2000, Flame Retardans for Textiles (Огнезащита для текстильных изделий).

Примеры

Испытывали разные варианты выполнения термоплавкой адгезивной композиции согласно изобретению, используемой в качестве покрытия обратной стороны ковра, с целью обеспечения соблюдения стандартов по пожарной безопасности для ковров в самолете. Вес покрытия из термоплавкой адгезивной композиции составил соответственно 350 г/м2.

Горючие свойства и плотность дымового газа определяли в соответствии с ABD 0031.

Точки размягчения «кольцо/шарик» определяли в соответствии со стандартом ASTMD3104.

Готовые к применению термоплавкие адгезивные композиции получили посредством экструзии с использованием вращающегося в одинаковом направлении 16-миллиметрового двойного шнекового экструдера при 130°С. В случае с компаундом на основе полиэтилена (Hostalen GA7260 G) его приготовление проводили при 160°С.

Соответствующие огнезащитные смеси на основе полиэтилена (Hostalen GA7260 G) обладали слишком большой вязкостью для нанесения на ковер. Более высокие температуры обработки, превышающие 170°С, вызывали преждевременное вспенивание вспучивающегося графита.

Пример 1: Имеющее огнезащитную отделку покрытие обратной стороны на основании из не мытой (не обработанной) шерсти

Пример 3. Имеющее огнезащитную отделку покрытие обратной стороны на основании из смешанной шерсти

Труднее обеспечивается огнестойкость ковров, волокна которых состоят из смешанной шерсти с содержанием синтетических волокон (20% полиамида +80% натуральной шерсти). В этом случае требуется тщательное согласование комбинации огнезащитных средств с типом используемых волокон с тем, чтобы можно было обеспечить эффективную огнестойкость. Так, в таблице 3 представлены, в частности, смеси с повышенным содержанием вспучивающегося графита (20 и 25 вес. %, примеры 20, 21, 23-26), обеспечивающие требуемую огнестойкость. Также показано, что в результате использования низковязких полиолефиновых восков можно непосредственно влиять на вязкость всей термоплавкой смеси (примеры 25, 26).

В таблице 4 приведены горючие свойства ковров, содержащих антистатическую отделку в виде тонкой металлической проволоки в текстильном изделии. В таком случае можно отказаться от использования дополнительных антистатиков (проводящей сажи) для огнезащитного покрытия обратной стороны. Снизившаяся в результате этого вязкость термоплавкой адгезивной композиции обеспечивает еще более высокую перерабатываемость или возможность для снижения температуры обработки на от 10 до 40°С.

2 кг ковровых отходов (партия №23) смешали с 10 кг соответствующего растворителя (здесь это — ксилол) и нагрели до 80°С. Температура растворения Licocene 2602 составляет 73°С. Огнезащитная отделка была отделена фильтрацией. Текстильные волокна не были повреждены растворителем и полностью сохранились. Продолжительность растворения составила менее 20 минут. При снижении температуры полиолефиновый воск выпал в осадок, был спрессован и высушен в вакууме при 40°С. Обратно полученный при этом растворитель был снова введен в процесс.

а) 20-70 вес. % одного или нескольких полиолефиновых восков одного или нескольких С318 α-олефинов и, при необходимости, этилена,

c) 5-30 вес. % дополнительного огнезащитного средства,

e) 0-12 вес. % одной или нескольких смол,

2. Имеющая огнезащитную отделку термоплавкая адгезивная композиция, которая содержит следующие компоненты:

b) 9-30 вес. % вспучивающегося графита,

d) 0-15 вес. % антистатического вспомогательного средства,

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержащийся полиолефиновый воск представляет собой один или несколько гомополимеров на основе этилена или пропилена или один или несколько сополимеров, содержащих пропилен и от 0,1 до 30 вес. % этилена и/или от 0,1 до 50 вес. %, по меньшей мере одного разветвленного или неразветвленного С420 α-олефина.

5. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что полиолефиновый воск имеет среднемассовую молекулярную массу Mw от 1000 до 40000 г/моль и среднечисленную молекулярную массу Mn от 500 до 25000 г/моль, при этом Mw/Mn составляет <5, предпочтительно <2,5, особо предпочтительно <1,8.

7. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она всегда содержит синергетическую комбинацию из вспучивающегося графита и одного или нескольких дополнительных огнезащитных средств при соотношении между вспучивающимся графитом и огнезащитным средством от 1:3 до 3:1, предпочтительно от 1:1 до 2:1, особо предпочтительно от 1:1 до 3:2.

9. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве огнезащитного средства она содержит соединение NOR-HALS (стерически затрудненный алкоксиамин).

11. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве смолы или смол она может содержать, например, синтетические или модифицированные терпеновые смолы, полностью или частично гидрированные канифоли, смолы алифатических углеводородов, а также гидрированные и/или иным образом модифицированные смолы алифатических, алифатическо-ароматических или ароматических углеводородов.

13. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет точку размягчения «кольцо/шарик» от 40 до 160°С, предпочтительно от 80 до 160°С, и вязкость в расплавленном состоянии, измеренную при 170°С, от 5000 до 120000 мПа⋅с, предпочтительно от 5000 до 80000 мПа⋅с, особо предпочтительно от 10000 до 70000 мПа⋅с.

15. Применение термоплавкой адгезивной композиции по п. 14, отличающееся тем, что ее наносят без использования растворителя в виде готовой смеси в расплавленном виде при температуре от 100 до 180°С, предпочтительно от 120 до 170°С, особо предпочтительно от 140 до 160°С.

17. Применение термоплавкой адгезивной композиции по п. 14 в качестве термоплавкого адгезива для покрытия обратной стороны электрически обогреваемых текстильных полотен.

19. Применение термоплавкой адгезивной композиции по п. 16, которое приводит к получению текстильных полотен, которые имеют поверхностное сопротивление и объемное сопротивление менее 108 Ом, предпочтительно менее 106 Ом.

21. Применение термоплавкой адгезивной композиции по п. 16 для отделки текстильных полотен, отличающееся тем, что волокна текстильного полотна представляют собой волокна шерсти, хлопка, льна, сизаля, кокоса и/или целлюлозы или горючие синтетические волокна (например, из линейного полиэтилена низкой плотности, полиэтилена низкой плотности, полипропилена, сложного полиэфира (например, полиэтилентерефталат, полиэтилен) или из полиамида (например, РА6, РА66, РА6, 10) или полиакрилнитрила или их смесей и при необходимости имеют огнезащитную отделку.

23. Применение термоплавкой адгезивной композиции по п. 14, отличающееся тем, что указанная композиция дополнительно содержит наполнители, например, карбонат кальция, или вспомогательные вещества, например, воски, смолы, пластификаторы, пигменты, антиокислители.

25. Композиция по п. 24, отличающаяся тем, что вторично используемый полиолефиновый воск отличается от своих первоначальных механических свойств не более, чем на 10%, предпочтительно не более, чем на 5%.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.