專利名稱：低煙、低毒性地毯的制作方法
本申請(qǐng)要求在1998年4月15日提交的序列號(hào)為09/060,791，名稱為低煙、低毒性地毯的在先待審申請(qǐng)作為優(yōu)先權(quán)。
為防火安全性目的而制訂的標(biāo)準(zhǔn)由政府管理機(jī)構(gòu)，如FAA(美國(guó)的聯(lián)邦航空局)、CAA(英國(guó)的民航局-也被部分歐洲國(guó)家承認(rèn))和JAA(日本航空局)強(qiáng)行頒布和監(jiān)督實(shí)施。這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到它們各自管轄的所有的飛機(jī)的經(jīng)營(yíng)。防火安全性標(biāo)準(zhǔn)得到了如波音、空中客車(chē)、麥克唐納-道格拉斯和其他飛機(jī)制造商的額外擁護(hù)，該標(biāo)準(zhǔn)也使用于它們生產(chǎn)的所有飛機(jī)。
防火安全性管理是世界性的。在世界的部分地區(qū)，尤其在歐洲和亞洲，羊毛是唯一能滿足所有防火安全性規(guī)定要求的纖維。這些規(guī)定包括有垂直燃燒、煙和毒性氣體釋放等。在美國(guó)，防火安全性規(guī)定中對(duì)地毯的要求不包括煙和毒性標(biāo)準(zhǔn)，尼龍主宰著選擇用于制造飛機(jī)地毯的纖維市場(chǎng)。
更特別的是，在世界范圍內(nèi)任何飛機(jī)上安裝的地毯都強(qiáng)制性地要求，必須通過(guò)12秒鐘垂直燃燒試驗(yàn)，該試驗(yàn)方法描述在FAR25.853(a)，附錄F，第一部分，(a)(1)(ⅱ)，在此其被引為參考。這是聯(lián)邦航空局對(duì)垂直燃燒法規(guī)定的條款，一般也被世界所共識(shí)，并一字不差地出現(xiàn)在CAA、JAA和其他管理機(jī)構(gòu)的文件中。
與垂直燃燒法對(duì)比，煙和有毒氣體的釋放在全世界不同地區(qū)的規(guī)定有所不同。例如，波音和空中客車(chē)，作為服務(wù)于國(guó)際市場(chǎng)的機(jī)身制造商，支持有關(guān)煙和毒性氣體的標(biāo)準(zhǔn)。飛機(jī)生產(chǎn)廠提供出配套(SFE)(Supplier Furnished Equipment)地毯，由波音或空中客車(chē)作為原始裝備選出和安裝到它們各自的飛機(jī)上。對(duì)煙的釋放和有毒氣體的釋放，這些地毯必須滿足飛機(jī)生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)，如波音的BMS8.237C,BSS7236和BSS7238標(biāo)準(zhǔn)和空中客車(chē)的ATS-1000.001 ABD 0031第5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，它們?cè)诖艘秊閰⒖肌?br> 這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地描述了煙的釋放和毒性試驗(yàn)方法。通常，為滿足空中客車(chē)的煙釋放和毒性標(biāo)準(zhǔn)，地毯樣品(3″×3″)在燃燒室中在明火和非明火的條件下燃燒4分鐘。為滿足煙釋放標(biāo)準(zhǔn)，所得煙的比光密度(D6)不能超過(guò)150。為滿足煙氣的毒性要求，要測(cè)試在艙內(nèi)煙中下列6種氣體是否存在，存在的6種氣體不能超過(guò)下面列出的量在4分鐘內(nèi)的重量ppm氟化氫(HF)100氯化氫(HCl) 150氰化氫(HCN) 150二氧化硫(SO2+H2S) 100一氧化碳(CO) 3500氮氧化物(NO+NO2) 100波音對(duì)煙釋放和毒性的標(biāo)準(zhǔn)要求不太嚴(yán)，但與空中客車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)似。
本發(fā)明的綜述因此，本發(fā)明的目的就是提供一種用于織物的背襯，尤其是尼龍地毯背襯，當(dāng)背襯用于這些材料時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)比現(xiàn)行的產(chǎn)品顯示出較低的煙和毒性氣體的釋放。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于處理地毯或纖維的組合物，使這些產(chǎn)品能滿足航空航天產(chǎn)品、大量運(yùn)輸和家裝市場(chǎng)對(duì)易燃、致煙和毒性氣體釋放的要求。
本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是提供一種用于地毯和織物的阻燃劑組合物，該組合物與現(xiàn)行制造工藝一致、對(duì)環(huán)境是安全的、顯示出很低水平的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)且其是一種單組分材料，這種單組分材料使其與現(xiàn)存的商業(yè)化應(yīng)用工藝兼容。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種用于地毯和織物的阻燃劑組合物，其是一種單包裝的配制品，使用不需要專門(mén)的應(yīng)用設(shè)備、不需要混合和減少工人與異氰酸鹽類(lèi)接觸以提高工人的安全性。
本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是提供一種用于地毯和織物的阻燃劑組合物，該組合物在水基配方中，具有很低的初始毒性、低VOCs和不易燃的配制品，增加了防火安全性。
本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是提供一種用于地毯和織物的阻燃劑組合物，該組合物是阻燃劑，它能夠滿足世界范圍內(nèi)政府和工業(yè)上與防火有關(guān)的規(guī)定。
本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是提供一種用于地毯和織物的阻燃劑組合物，該組合物具有高滲透性和高粘結(jié)性而鎖定在地毯織物之中；該組合物非常結(jié)實(shí)，能夠保證尺寸穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命；該組合物是一種彈性體配制品，能消除收縮的顧慮。
本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是提供一種阻燃尼龍地毯。
本發(fā)明的這些和其它目的隨著對(duì)本發(fā)明的展開(kāi)描述而將變得明顯起來(lái)。
這些目的通過(guò)提供一種阻燃地毯背襯配制品而得到實(shí)現(xiàn)，所述地毯背襯配制品具有以下組分a)一種聚氨酯分散劑；b)阻燃劑組分至少含有
a)聚磷酸銨，b)三聚氰胺，和c)成碳劑；c)包括水在內(nèi)的溶劑；d)填充物、顏料和研磨劑；和e)表面活性劑優(yōu)選的成碳劑是季戊四醇和多糖類(lèi)。優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚氨酯分散劑的含量大約是18-30％重量濃度，(b)部分阻燃劑組分的含量大約是39-61％重量濃度，組分(c)中溶劑含量大約是9-25％重量濃度。當(dāng)這種配制品用于制造尼龍地毯時(shí)，所得到的地毯是阻燃的和能夠滿足飛機(jī)的防火安全性標(biāo)準(zhǔn)。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述一種地毯背襯已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，該地毯背襯能夠使尼龍地毯滿足強(qiáng)制執(zhí)行的防火安全性要求，因此使歐洲飛機(jī)經(jīng)營(yíng)者得以享受到尼龍地毯的許多好處。本發(fā)明的配制品將產(chǎn)生一種織物的背襯，尤其是尼龍地毯背襯，當(dāng)該背襯用在這些材料上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)比現(xiàn)行的產(chǎn)品顯示出較低的煙和毒性氣體的釋放。這樣處理的地毯或織物滿足航空航天、大量運(yùn)輸和家裝市場(chǎng)對(duì)易燃、致煙和毒性氣體釋放的要求。這種產(chǎn)品對(duì)環(huán)境是額外安全的、顯示出很低水平的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)且其是一種單組分材料，這種單組分材料使其與現(xiàn)存的商業(yè)化應(yīng)用工藝兼容。
優(yōu)選的配制品首先列在下述表1.，每個(gè)組分都進(jìn)行了量化，更詳細(xì)的組分描述與它們的功能和來(lái)源一樣在表后給出。表1優(yōu)選的配制品
1．PR-240是一種專有的不含溶劑的陰離子脂肪族聚氨酯水分散劑。通常固體樹(shù)脂含量是38-42％，福特杯于25℃下的粘度是10-50秒，比重為1.06g/cm3,pH5-8。它被用做地毯的尼龍纖維的粘合劑并同時(shí)把其他添加劑結(jié)合在一起。這種聚氨酯分散劑在燃燒時(shí)顯示出低煙和低毒性。PR-240是拜耳工業(yè)化學(xué)品公司的產(chǎn)品。
2．水是被用做控制粘度的稀釋劑，當(dāng)背襯涂料固化時(shí)水被蒸發(fā)并不再存在。
3．2-丙醇是一種商品溶劑，被用來(lái)降低粘度、調(diào)整表面張力，幫助聚氨酯樹(shù)脂遷移和粘合到尼龍纖維上，在固化過(guò)程中2-丙醇被蒸發(fā)并在干的背襯層中不再存在。
4．N-甲基-2-吡咯烷酮是一種商品溶劑，被用來(lái)降低粘度、調(diào)整表面張力，幫助聚氨酯樹(shù)脂遷移和粘合到尼龍纖維上，在固化過(guò)程中N-甲基-2-吡咯烷酮被蒸發(fā)并在干的背襯層中不再存在。
5．CT-131是以炔基和二醇基為主的一種專利化學(xué)品，被用于增加各種添加劑的研磨和懸浮。CT-131是Air Products and Chemicals Inc.的產(chǎn)品。
6．Lorama ECO R1多糖樹(shù)脂是一種由天然多糖制備的粘合樹(shù)脂。作為PR-240的替代品，它允許使用更寬范圍的聚氨酯分散劑，能夠增加耐火性，起到一種分散劑和成碳劑的輔助作用。Lorama ECO R1是Lorama化學(xué)品公司(Lorama Chemicals Inc.)的產(chǎn)品。
7．三聚氰胺是一種商用化學(xué)品，被用做阻燃劑的組分。它是一種發(fā)泡劑，分解時(shí)會(huì)變成氣體。
8．FR Cros 484聚磷酸銨是聚磷酸銨的一種專利產(chǎn)品，被用做阻燃劑的組分，其是在燃燒時(shí)用作撲滅火焰的催化劑。FR Cros 484是Chemische Fabrik Budenheim的產(chǎn)品。
9．季戊四醇是一種商用化學(xué)藥品，被用做阻燃劑的組分和火焰熄滅的成碳劑。
10．5099黑氧化鐵被用做一種著色顏料。5099黑氧化鐵是HarcrosChemical的產(chǎn)品。
11．Dow Corning消泡劑"A"是Dow Corning公司的一種消泡劑產(chǎn)品。
12．Surfynol 465表面活性劑是一種2、4、7、90-四甲基-5-癸炔基-4、7二醇乙辛酸酯專利產(chǎn)品，被用做表面張力改性劑。Surfynol 465表面活性劑Air Products and Chemicals Inc.的產(chǎn)品。
13．4％Bentone A.D.和96％的水的預(yù)混物。Rheox Bentone A.D.是一種特殊的粘土填充劑，當(dāng)其與水預(yù)混時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一種凝膠結(jié)構(gòu)的材料，在不用過(guò)多的增稠劑的條件下就可以穩(wěn)定體系和阻止沉淀。
聚氨酯分散劑既可以是一種聚醚型聚氨酯，也可以是一種聚酯型聚氨酯；既可以是一種脂肪族的聚氨酯，也可以是一種芳香族的聚氨酯。
參看表1中優(yōu)選的組合物的范圍一欄，聚氨酯分散劑的含量大約是18-30％重量濃度，(b)部分阻燃劑組分的含量大約是39-61％重量濃度，組分(c)中溶劑含量大約是9-25％重量濃度。
一種進(jìn)一步優(yōu)選的組合物的配方列于表2.，其中對(duì)表1中的各種組分按功能分組。
表2樹(shù) 脂1PR-240主分散劑 22.006Lorama ECO R1多糖樹(shù)脂7.00阻燃劑組分7三聚氰胺 10.008FR Cros 484聚磷酸銨 30.009季戊四醇 10.00為使組合物流動(dòng)的溶劑2水8.7532-丙醇4.004N-甲基-2-吡咯烷酮 1.70組合物的表面活性劑11 Dow Corning消泡劑"A" 0.0512 Surfynol 465表面活性劑0.05填充劑、顏料、抗沉淀劑和研磨劑5CT-131，分散劑1.0010 5099黑氧化鐵 1.0013 Rheox BentoneA.D. 4.00Rheox 4％的水溶液分散劑描述了本發(fā)明的基本方面之后，給出如下例子用以闡明它們的具體實(shí)施方案。
在具有高速分散器如用于粉碎固體結(jié)塊的Cowles型分散刀片的混合容器中，以重量份數(shù)計(jì)，加入22份PR-240,6.0份的水，4.0份的2-丙醇，1.7份N-甲基-2-吡咯烷酮和1.0份CT-I3I，啟動(dòng)攪拌器混合物料5分鐘。然后按順序向混合容器中加入10.00份三聚氰胺，30.00份FR Cros 484,10.00份季戊四醇，1.00份黑色氧化鐵顏料，4.00份Rheox Bentone A.D.4％的水溶液分散劑。將混合物研磨20分鐘后得到符合要求的分散劑。
然后，加入0.05份Dow Corning消泡劑"A"和0.05份Surfynol 465表面活性劑，混合5分鐘。
用布魯克費(fèi)爾德(Brookfield)RVT粘度計(jì)(心軸#4，每分鐘10轉(zhuǎn)(10RPM))監(jiān)測(cè)粘度，加入2.75％的水使粘度降低，最終的粘度值為25℃時(shí)1500-2500厘泊。固相物重量含量為62-66％。
在地毯中間產(chǎn)品-“軟料”或“坯料”上使用液體背襯組合物就可以制造出地毯成品，濕潤(rùn)的背襯涂料將在烘箱中被固化。
在地毯中間產(chǎn)品均勻涂上濕涂料的商業(yè)化方法很多，本發(fā)明的背襯組合物的有利之處在于它能和常用的方法兼容，不需要獨(dú)特的或?qū)Ｓ妙?lèi)型的涂覆設(shè)備。當(dāng)?shù)靥悍疵鎮(zhèn)鬏斀?jīng)過(guò)涂布臺(tái)時(shí)，背襯材料可以直接涂覆在地毯的背面上。通過(guò)調(diào)整刮刀間隙角度以獲得所需的涂覆重量和滲透性，就可以使背襯涂料均勻和被驅(qū)趕到地毯中。
背襯涂料也可以用一個(gè)盤(pán)子和輥?zhàn)觼?lái)進(jìn)行涂覆。在此方法中，地毯正面朝上移動(dòng)經(jīng)過(guò)傳送臺(tái)，背襯涂料被擠入到一個(gè)儲(chǔ)料盤(pán)中，盤(pán)上裝有一個(gè)大的圓柱型輥?zhàn)?，?dāng)輥?zhàn)訃@固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)濕涂料就會(huì)被從盤(pán)子中粘帶起來(lái)，粘帶起來(lái)的量通過(guò)刮刀以保持均勻。在地毯坯料傳輸經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)的輥?zhàn)訒r(shí)，背襯涂料就被轉(zhuǎn)移到地毯上。結(jié)合徑直壓力、毛細(xì)作用和刮刀的使用既可獲得所需的涂覆重量和滲透性。
背襯涂料也可以用商業(yè)化的真空噴射系統(tǒng)噴射到“軟料”上。刮刀、刮板和輥?zhàn)佣伎梢员挥脕?lái)控制背襯涂料在“軟料”上的涂布量和滲透性。在所有的涂布方法中，通過(guò)時(shí)間、溫度和氣體交換的結(jié)合控制，使背襯涂料固化。這最常見(jiàn)的固化是通過(guò)氣體加熱或電加熱的烘箱來(lái)完成的。固化溫度范圍為100°-350°F，在烘箱中的停留時(shí)間為5-30分鐘。背襯涂料也可以遠(yuǎn)紅外或微波輻射的方法固化，但這些方法并不多見(jiàn)。
本發(fā)明的配制品具有許多顯著的的商業(yè)化優(yōu)勢(shì)。它能以單包裝配方出售給使用者，這樣就不需要專業(yè)化的使用設(shè)備，由此可以導(dǎo)致較低的成本消耗和加速產(chǎn)品投產(chǎn)。由于不需要混料，這樣就減少了勞動(dòng)力的消耗和避免出現(xiàn)混料錯(cuò)誤。盡管它是一種聚氨酯配制品，但工人與異氰酸鹽類(lèi)不接觸，這樣也提高工人的安全性。
因?yàn)榇伺渲破肥且运疄榛A(chǔ)的，它具有很低的初始毒性，為工人工作的安全性提供了保障；它具有低水平的揮發(fā)性有機(jī)化合物，減少了人們對(duì)空氣污染的顧慮；不易燃的配方使得防火安全性的增加。這種阻燃劑滿足了FAA、CAA和JAA有關(guān)防火的規(guī)定，這樣尼龍地毯可以合法地在世界各地使用。它也滿足了波音和空中客車(chē)有關(guān)防火的規(guī)定，尤其是滿足了煙和毒性氣體釋放的要求。
在設(shè)計(jì)地毯背襯配方時(shí)，其困難在于要求配制品材料能夠滿足垂直燃燒、煙和毒性的規(guī)定，同時(shí)在保持機(jī)械性能、實(shí)用性、環(huán)境和成本費(fèi)用方面能夠滿足商業(yè)可接受性的要求。本發(fā)明的配制品通過(guò)獨(dú)特的材料和具有垂直燃燒性能而不產(chǎn)生過(guò)量的煙或毒性的工藝結(jié)合以在完成了垂直燃燒同時(shí)成功地取得了這些結(jié)果。
本發(fā)明的配制品在使用到尼龍纖維上時(shí)，具有高的滲透性和高的粘結(jié)性而鎖定在地毯纖維中；該組合物非常結(jié)實(shí)，能夠保證尺寸穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命。該組合物是一種彈性體配制品，能消除收縮的顧慮。
應(yīng)理解的是，前面的詳細(xì)描述僅僅是以說(shuō)明性的方式給出，其中可能還有很多與本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)之內(nèi)的變化形式。
權(quán)利要求
1．一種阻燃地毯背襯配制品，所述配制品包括a)一種聚氨酯分散劑；b)阻燃劑組分至少含有a)聚磷酸銨，b)三聚氰胺，和c)成碳劑；c)包括水在內(nèi)的溶劑；d)填充物、顏料和研磨劑；和e)表面活性劑。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中阻燃劑組分進(jìn)一步含有一種火焰抑制劑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中成碳劑是季戊四醇。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中成碳劑是多糖。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中聚氨酯選自于聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯和它們的混合物。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中聚氨酯選自于脂族聚氨酯、芳香族聚氨酯和它們的混合物。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中聚氨酯分散劑的含量大約是18-30％重量濃度。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中，(b)部分阻燃劑組分的含量是39-61％重量濃度。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中，組分(c)中溶劑含量是9-25％重量濃度。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中組分的重量含量組分 范圍％PR-240主分散劑18-30水5-152-丙醇3-6N-甲基-2-吡咯烷酮 1-4CT-131分散劑 0.5-0.5Lorama ECO R1多糖樹(shù)脂 4-9三聚氰胺 7-13FR Cros 484聚磷酸銨 25-35季戊四醇 7-135099黑氧化鐵 0.5-1.5Dow Corning消泡劑"A" 0.01-1.0Surfynol 465表面活性劑0.1-1.0Rheox Bentone A.D.4％的水溶液分散劑 2-6
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃地毯背襯配制品，其中組分的重量含量樹(shù) 脂1 PR-240主分散劑22.006 Lorama ECO R1 7.00阻燃劑組分7 三聚氰胺 10.008 FR Cros 484聚磷酸銨 30.009 季戊四醇(成碳劑) 10.00為使組合物流動(dòng)的溶劑2 水8.753 2-丙醇4.004 N-甲基-2-吡咯烷酮 1.70組合物的表面活性劑11Dow Corning消泡劑"A" 0.0512Surfynol 465表面活性劑0.05填充劑、顏料、抗沉淀劑和研磨劑5 CT-131分散劑 1.00105099黑氧化鐵 1.0013Rheox 4％的水溶液分散劑 4.00
12．一種阻燃尼龍地毯，其含有由權(quán)利要求1所述的阻燃地毯背襯配制品制成的背襯組分。
13．一種阻燃尼龍地毯，其含有由權(quán)利要求10所述的阻燃地毯背襯配制品制成的背襯組分。
14．一種阻燃尼龍地毯，其含有由權(quán)利要求11所述的阻燃地毯背襯配制品制成的背襯組分。
15．一種阻燃尼龍地毯，其包括一種尼龍地毯和在其上的背襯，其滿足空中客車(chē)ATS1000.001/ABD 0031第5號(hào)關(guān)于煙的釋放和毒性氣體標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
一種阻燃地毯背襯配制品,其含有五種成分:(a)一種聚氨酯分散劑;(b)阻燃組分,該阻燃組分至少含有a)聚磷酸銨,b)三聚氰胺,和c)一種成碳劑;(c)包括水在內(nèi)的溶劑;(d)填充物、顏料和研磨劑;和(e)表面活性劑。優(yōu)選的成碳劑是季戊四醇和多糖。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,聚氨酯分散劑的含量大約是18—30%重量濃度,(b)部分阻燃劑組分的含量大約是39—61%重量濃度和組分(c)中溶劑含量大約是9—25%重量濃度。用這種背襯制造的地毯是阻燃的,能夠滿足飛機(jī)的防火安全性標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C08K3/32GK1301279SQ99806225
公開(kāi)日2001年6月27日 申請(qǐng)日期1999年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月15日
發(fā)明者丹尼斯·梅普爾斯, 喬治·丹克, 戴維·坎帕內(nèi)拉 申請(qǐng)人:阿克若耐火制品公司