本发明涉及用于基于矿物纤维，特别是玻璃纤维或岩石纤维的垫的水性阻燃组合物，包括-至少一种热塑性或热固性树脂，和-至少一种选自下列的有机阻燃剂：a)下列式(I)的烷基烯酮二聚物(AKD)，其中R1和R2，相同或不相同，代表C4-C18烷基，优选C12-C16烷基，和b)具有下列式(II)的链烯基丁二酸酐(ASA)，其中R3和R4，相同或不相同，是烷基基团，在所述基团中总碳原子数为10至18，优选12至14。本发明还涉及用上述的水性阻燃组合物处理的垫。
1.选自下列式(I)的烷基烯酮二聚物AKD和下列式(II)的链烯基丁二酸酐ASA的物质在制备用于矿物纤维的水性阻燃组合物中作为有机阻燃剂的用途，其特征在于，水性阻燃组合物包括：- 至少一种热塑性或热固性树脂，和
其中，R1和R2，相同或不相同，代表C4-C18烷基基团和
b)下列式(II)的链烯基丁二酸酐ASA其中R3和R4，相同或不相同，代表烷基基团，在这些基团中总碳原子数为10至18。
2.按照权利要求1的用途，其特征在于，该热塑性或热固性树脂是苯乙烯-丁二烯树脂SBR、乙烯-氯乙烯、改性或者非改性的聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯EVA、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯、非羧基化丙烯酸-丙烯腈、羧基化丙烯酸丁酯、聚偏氯乙烯-丙烯酸树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯、丙烯酸-苯乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、聚酯树脂、脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、酚-醛树脂、环氧或呋喃树脂、含氟树脂或者硅氧烷树脂、来自天然材料的树脂。
3.按照权利要求2的用途，其特征在于，该树脂是丙烯酸树脂、脲-甲醛树脂或这些树脂的混合物。
4.按照权利要求1至3中任一项的用途，其特征在于，树脂的量占水性阻燃组合物的干重量的20至99.9%。
5.按照权利要求1至3中任一项的用途，其特征在于，该有机阻燃剂为树脂重量的0.1至10%。
6.按照权利要求1至3中任一项的用途，其特征在于，它还包括至少一种允许染色该矿物纤维垫的试剂。
7.按照权利要求6的用途，其中允许染色该矿物纤维垫的试剂是炭黑。
8.按照权利要求7的用途，其特征在于，炭黑为树脂总重量的10至50%。
9.按照权利要求1至3中任一项的用途，其特征在于，它还包括至少一种矿物填料。
10.按照权利要求9的用途，其特征在于，该填料的量为树脂重量的最多40%。
11.按照权利要求1的用途，其中矿物纤维是玻璃纤维或岩石纤维。
12.按照权利要求1的用途，其中R1和R2，相同或不相同，代表C12-C16烷基基团。
13.按照权利要求1的用途，其中R3和R4，相同或不相同，代表烷基基团，在这些基团中总碳原子数为12至14。
14.按照权利要求2的用途，其中来自天然材料的树脂是基于多糖、蛋白质或脂类的树脂。
15.按照权利要求4的用途，其中树脂的量占水性阻燃组合物的干重量的50至90%。
16.按照权利要求5的用途，其中该有机阻燃剂为树脂重量的1至8%。
17.按照权利要求8的用途，其中炭黑为树脂总重量的15至40%。
18.按照权利要求9的用途，其中矿物填料是碳酸钙、黏土、滑石或云母。
19.按照权利要求10的用途，其中该填料的量为树脂重量的最多30%。
20.非编织矿物纤维垫，其特征在于，所述矿物纤维用按照权利要求1至19中任一项所定义的水性阻燃组合物进行处理。
21.按照权利要求20的垫，其特征在于，所述纤维是玻璃纤维或岩石纤维。
22.按照权利要求20或21的垫，其特征在于，该矿物纤维呈长丝的形式、由多个长丝组成的丝形式或这些基础丝的粗纱状组合体。
23.按照权利要求20至21中任一项的垫，其特征在于，它还包括合成或天然有机纤维。
24.按照权利要求20至21中任一项的垫，其特征在于，其单位面积质量为10至1100g/2
25.按照权利要求20至21中任一项的垫，其特征在于，该水性阻燃组合物占纤维垫的以重量计的7至30%，基于固体物质计算。
26.按照权利要求20至21中任一项的垫，其特征在于，所述纤维是玻璃纤维。
27.按照权利要求21的垫，其中所述纤维是玄武岩纤维或者硅灰石纤维。
28.按照权利要求24的垫，其中其单位面积质量为30至350g/m 。
29.按照权利要求24的垫，其中其单位面积质量为35至75g/m 。
30.按照权利要求25的垫，其中该纤维垫是矿物纤维垫。
31.按照权利要求25的垫，其中该水性阻燃组合物占纤维垫的以重量计的10至25%，基于固体物质计算。
32.按照权利要求23的垫，其中它还包括聚乙烯纤维。
用于基于矿物纤维的垫的水性阻燃组合物和所获得的垫
[0001] 本发明涉及具有阻燃性质的基于矿物纤维的垫的领域。
[0002] 更具体地，它涉及一种水性阻燃组合物，包含热塑性或热固性树脂和有机阻燃剂和这样获得的垫。
[0003] 基于非编织的矿物纤维垫(亦称“非织物”“非纺织物”或“巴里纱”)是众所周知的，并用于许多应用中，特别用作不同材料的表面覆盖层，特别地，基于矿棉的隔热和/或隔声制品。
[0004] 这样的垫可以按照通过干法或湿法操作的传统工艺制造。
[0005] 在采用干法的工艺中，把包含在炉中的熔化矿物材料引向一组拉丝模，由拉丝模长丝由于重力流出并靠气流拉制。矿物长丝收集在输送机上，在那里它们缠绕在一起以构成垫。
[0006] 在这样形成的垫的上表面上，借助于适合装置施用粘结剂组合物，最经常通过幕涂法沉积操作，在反面位置通过吸气除去过量粘结剂。接着，垫进入包含热空气的装置，其温度(约180至260℃)和持续时间(最多等于5分钟)允许除去水并使粘结剂交联，接着以卷绕的形式收集矿物纤维垫。
[0007] 在通过湿法的工艺中，该垫使用切短的矿物纤维的水分散体获得，该分散体借助于成型头沉积在设有穿孔的输送机上，而水借助于吸气箱穿过该输送机被提取出来。保留在输送机上的被切短的矿物纤维形成垫，它在与对于通过干法的工艺所描述的相同条件下进行处理。
[0008] 在上述方法中，粘结剂的组合物的功能是使矿物纤维彼此粘结、并为包含这些纤维的垫包提供适宜于希望用途的机械性质，特别是足够的刚度以便能够容易地进行处理而特别地没有可能被撕裂的危险。
[0009] 待施加在矿物纤维上的粘结剂组合物一般呈乳液或水分散体的形式，其含有至少一种热塑性和/或热固性树脂和添加剂，如树脂交联催化剂；硅烷黏附促进剂、防水剂等等。
[0010] 最常用的热塑性树脂是基于聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯(SBR)和丙烯酸聚合物的树脂。热固性树脂本身是基于甲醛的树脂，特别是属于甲阶段酚醛树脂类、脲-甲醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂的酚醛树脂。
[0011] 这些树脂的缺点在于在着火的情况下当基于矿物纤维的垫直接暴露于火焰时容易被消耗的倾向。
[0012] 广为人知的改善上述垫的耐火性的方法在于在其中加入阻燃剂，如，含卤素化合物，特别是基于溴或氯，或含磷化合物。同样已知的是利用金属氢氧化物，它具有成本比上述阻燃剂更低的优点。
[0013] 于是，在US 2005/0208852中，它描述一种用于屋顶用沥青膜的纤维垫，其纤维用包含聚合物粘结剂和氢氧化铝的阻燃组合物进行粘结。
[0014] 在EP 2 053 083 A1中，提出一种纤维垫用的阻燃组合物，其含有至少一种有机粘结剂和至少一个填料，优选选自以下化合物组：碳酸钙、云母、黏土、氢氧化铝和滑石。
[0015] 在US 7 608 550中，描述一种用作通风管道板或者基于矿棉的隔音和/或隔热板的覆盖层的纤维垫。该纤维垫基于用包含有机粘结剂以及阻燃剂、金属氢氧化物和炭黑的组合物粘结的玻璃纤维。优选的金属氢氧化物是氢氧化镁或氢氧化铝。
[0016] 本发明的目标在于提出一种水性阻燃组合物，其为基于在其上施用该组合物的玻璃纤维的垫提供改善的耐火性质。
[0017] 按照本发明的水性阻燃组合物特征在于，它包括：
[0018] -至少—种热塑性或热固性树脂，和
[0019] -至少一种有机阻燃剂，其选自：
[0020] a)下列式(I)的烷基烯酮二聚物(AKD)
[0021]
[0022] 其中R1和R2，相同或不相同，代表C4-C18，优选C12-C16烷基基团[0023] 和
[0024] b)下列式(II)的链烯基丁二酸酐(ASA)
[0025]
[0026] 其中R3和R4，相同或不相同，代表烷基基团，在这些基团中的总碳原子数为10至18，优选12至14。
[0027] 按照本发明的热塑性或热固性树脂可以是苯乙烯-丁二烯(SBR)树脂、乙烯-氯乙烯、改性或者非改性的聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯、非羧基化丙烯酸-丙烯腈、羧基化丙烯酸丁酯、聚偏氯乙烯-丙烯酸树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯、丙烯酸-苯乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、聚酯树脂、脲-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛、酚-醛树脂、环氧树脂或呋喃、含氟树脂或者硅氧烷树脂、来自天然材料的树脂，特别是基于多糖、蛋白质或脂类的树脂。优选丙烯酸树脂、脲-甲醛树脂或这些树脂的混合物。
[0028] 树脂的量占水性阻燃组合物干重量的20％至99.9％，优选50％至90％。
[0029] 在水性阻燃组合物中，有机阻燃剂为树脂重量的0.1％至10％，优选1％至8％。
[0030] 按照一个优选的实施方式，该水性阻燃组合物还包括至少一种允许使矿物纤维垫染色的试剂，特别地，炭黑。
[0031] 炭黑的量为树脂重量的10％至50％，优选15％至40％。
[0032] 按照本发明的水性阻燃组合物还可以包括至少一种矿物填料，如碳酸钙、黏土、滑石或云母。优选碳酸钙，因为它有利于改善耐火性。
[0033] 在水性阻燃组合物中填料的量可为树脂重量的最多40％，优选最多30％。
[0034] 按照本发明的水性阻燃组合物还可以包括下列传统添加剂：有机和/或无机颜料、表面活性剂、流变学改性剂(特别是增稠剂)、消泡剂、杀微生物剂、稳定剂，特别是热氧化延迟剂和防水剂。
[0035] 上述添加剂的总量不超过树脂重量的5％，优选2％。
[0036] 按照本发明的水性阻燃组合物的固体物质(干萃取物)的含量为10％至70％，优选10％至50％。
[0037] 按照本发明的水性阻燃组合物用来被施用在包括矿物纤维的非编织纤维垫上，该垫构成本发明的另一个目的。
[0038] 按照第一优选的实施方式，在基于矿物纤维(通过干法或湿法形成)的垫上沉积水性阻燃组合物，接着，该垫在允许热固性树脂交联的温度下进行处理，这时它变得不可熔。该交联在一般在150至260℃，优选180至220℃的温度下进行，持续时间最多等于3分钟，优选为10秒至1分钟，优选15至30秒。接着，以卷绕的形式收集该垫。
[0039] 按照第二实施方式，在垫的收集之后的附加步骤中，在基于这些用粘结剂组合物粘结的矿物纤维的垫上沉积水性阻燃组合物。
[0040] 在与第一实施方式中描述的施加粘结剂组合物相同的条件下在展开的垫上施加该水性阻燃组合物。用吸气方式除去过量的水性阻燃组合物，接着，该垫在与先前对于第一实施方式所公开的相同条件下经受热处理，接着，再次以卷绕的形式收集。
[0041] 该矿物纤维是玻璃纤维，例如，玻璃E，C，R或AR(耐碱)纤维或岩石纤维，特别是玄武岩或硅灰石(CaSiO3)纤维，优选玻璃纤维。优选玻璃纤维，优选玻璃E纤维。
[0042] 该矿物纤维一般呈长丝的形式。
[0043] 矿物纤维垫由不连续的矿物长丝组成，该矿物长丝的长度可达150mm，优选20-100mm，优选50至70mm，直径可以在一个宽的范围内变化，例如，为5至30μm。
[0044] 关于玻璃纤维，它还可以呈由通过上胶(ensimage)粘结在一起的多个长丝组成的丝的形式(或基础丝)，或者这种丝的粗纱状组合体的形式(英语“rovings”)。
[0045] 上述丝可以是无捻丝或加捻丝(或者纺织丝)，优选无捻丝。
[0046] 玻璃丝一般被切短成最高100mm，优选6至30mm，更优选8至20mm，最优选10至18mm的长度。组成该丝的单玻璃长丝的直径可以在一个宽的范围内变化，例如，5至30μm。
同样地，丝的单位长度质量可以有很宽的变化，可以为34至1500tex。
[0047] 矿物纤维垫可以包括合成或天然的有机纤维，优选是合成有机纤维。
[0048] 作为合成纤维的示例，可以列举基于烯烃的纤维，如聚乙烯和聚丙烯；基于聚酯，如聚对苯二酸亚烷基酯，特别是聚对苯二酸乙二酯，或者聚酰胺(尼龙)。优选聚乙烯纤维。
[0049] 作为天然纤维的示例，可以列举植物纤维，特别是棉花、椰子、剑麻、大麻或亚麻，和动物纤维，特别是丝或羊毛。
[0050] 必要时该垫可以用连续纤维增强，该连续纤维一般在垫前进的方向上被沉积在垫的输送装置上，并在垫的全部或部分宽度上分布。这些纤维一般在施加粘结剂组合物之前，沉积在纤维垫，特别是矿物纤维垫的厚度中。
[0051] 所述增强纤维可以是具有与构成按照本发明纤维垫的上述纤维相同的化学本质的矿物纤维和/或有机纤维。
[0052] 优选玻璃增强纤维。
[0053] 一般说来，进入按照本发明的垫的构造的纤维由超过50％重量，优选超过75％重量，优选100％重量的矿物纤维的构成。特别优选地，该纤维是玻璃纤维。
[0054] 基于矿物纤维的垫的单位表面积质量一般为10至1100g/m2，优选30至350g/m2，2
优选35至75g/m。
[0055] 水性阻燃组合物，在固体材料的基础上计算，一般为矿物纤维垫重量的7至30％，优选10至25％。
[0056] 按照本发明的阻燃矿物纤维垫可以在许多应用中使用，例如，用作为绘涂或非绘涂的，应用在墙壁和/或天花板上的覆盖层，石膏板或者水泥板的表面或者接缝的覆盖层、隔热和/或隔音制品(如更特别用于屋顶隔离的矿棉或者泡沫)表面的覆盖层、屋顶覆盖层(特别是屋面板)的密封膜，或者用于获得地面覆盖层，特别是声学下层。
[0057] 阻燃垫优选旨在用作为基于矿棉的隔离产品表面的覆盖层。
[0058] 以下的实施例可以用来举例说明本发明，但不对其进行限制。
[0059] 在这些实施例中，纤维垫经受根据标准SI 755(II类)[等价于标准ISO11925-2(B类)]的暴露于火焰的测试。测量火焰蔓延距离，以mm计，并确定火焰外观和暴露于火焰的区域(边缘或表面，视情况而定)是否存在着火现象。该标准规定火焰蔓延距离应该小于150mm。
[0060] 实施例1至4
[0061] 制备水性阻燃组合物，含有在表1中所列组分，比例以干重量％表达。
[0062] 将不同的组分引入一个包含常温的水的容器中，在适度搅拌下直至获得均匀分散体为止。
[0063] 水性阻燃组合物的固体物质含量(干萃取物)等于13％。
[0064] 按照本发明第一实施方式，通过湿法操作的工艺制造玻璃E纤维垫，其中水性阻燃组合物通过沉积施用在非粘结的纤维垫上。将过量的粘结剂抽走，把该垫置于210℃烘箱中1分钟。
[0065] 所获得的垫具有60g/m2的单位面积质量，并按重量计包含20％不可熔粘结剂。
[0066] 暴露于火焰的测试结果列于表1。
[0067] 按照本发明实施例1和3的纤维垫的火焰蔓延距离小于不含阻燃剂的对比实施例2和4。
[0068] 表1
[0069]
