阻燃薄膜的制作方法
【专利说明】阻燃薄膜
[0001] 相关申请数据的交叉引用
[0002] 本申请要求了2013年8月23日提交的序列号为61/869,436的美国临时专利申请的 权益和优先权，其公开内容以其整体并入本文。
【背景技术】
[0003] 所有类型的薄膜用于各种行业中。例如，薄膜和薄片用作管子的蒸汽夹套材料、建 筑物的绝缘饰面以及充气室/管道增压室的护套。这种薄膜可以用作防水膜和/或不透气 膜。这些薄膜防止在管路、设备、建筑物和部件表面上形成冷凝，如果冷凝不减弱，则会适时 地对管路、设备和建筑物部件产生有害影响。通常，这些薄膜为增强聚合物和纸基薄膜。
[0004] 这些薄膜的一个缺点在于，除了它们的阻隔性能，它们还必须满足一定的阻燃性 能。对建筑材料的阻燃性的常规测试为ASTM E 84(用于建筑材料的表面燃烧特性标准测试 方法）。该测试使用斯坦纳(Steiner)隧道试验协议来测量水平测试标本下面的火焰生长。 结果是得出无量纲数的火焰传播指数(FSI)，其中石棉水泥板的值为0,红橡木板控制样本 的值为100。该测试还测量了烟雾生成的烟雾形成指数(SDI)，其中石棉水泥板的值为0,红 橡木板控制样本的值为100 ADI也使用斯坦纳隧道试验协议来导出。
[0005] 在增压应用所需的水平，基于聚烯烃的薄膜一般无法通过这项测试。通过测试的 薄膜通常厚度小于1/1000英寸（1密尔），或者为厚度大于1/8英寸的厚板，其要求非常高负 载量的阻燃剂。
[0006] 卤代化合物常用于阻燃材料中。这种材料在中等负载量时功能良好以便降低聚烯 烃和其他聚合物的可燃性。然而，卤代材料在燃烧时往往生成大量的烟雾。另一个问题是一 些更常用的溴化的阻燃化合物由于健康和环境问题正在被逐步淘汰。
[0007] 因此，需要一种满足期望的火焰传播指数要求和烟雾形成指数的基于聚烯烃的薄 膜。
【发明内容】
[0008] 阻燃薄膜包括薄的柔性薄膜，所述薄的柔性薄膜包括约60.0 %至约87.0 %的聚烯 烃以及约6%至约30%的Mg(0H)2阻燃剂浓缩物，所述Mg(0H)2阻燃剂浓缩物包含约60%的Mg (〇H)2。当根据ASTM E 84(建筑材料表面燃烧特性标准测试方法)测试时，所述薄膜表现出 不大于20的火焰传播指数(FSI)和不大于60的烟雾生成指数。
[0009] 在实施例中，所述薄膜包括约1.0 %至约10 %的Ti〇2浓缩物和约1 %至约6 %的UV 抑制剂浓缩物，所述Ti02浓缩物包含约70 %的Ti〇2，所述UV抑制剂浓缩物包含约5 %的抑制 剂。所述薄膜的厚度可以为约3密尔至约10密尔。
[0010] 一种适合的聚烯烃为聚乙烯(PE)。所述PE可以是高密度聚乙烯(HDPE)。所述HDPE 可以是取向HDPE。
[0011] 薄膜的一个实施例由约62.5%的HDPE和约25%至约30%的包含60%Mg(0H)2的Mg (〇H)2阻燃剂浓缩物制成。薄膜配方可进一步包括约10%的包含70%Ti〇2的Ti〇2浓缩物以及 约2.5 %的包含约5 %抑制剂的UV抑制剂浓缩物。
[0012]所述薄膜可以形成为取向薄膜。在一个实施例中，薄膜由取向薄膜的多个层片形 成，该层片通过层压材料彼此层压。合适的层压材料为聚乙烯。层压材料可以基本上不含阻 燃材料。
[0013] 每个层片由浓度为约80 %至约85 %的聚烯烃和浓度为约6 %至约15 %的阻燃材料 制成。层片可以进一步包括:浓度为约1.5 %至约2.0 %的T i 0 2浓缩物，浓度为约2.5 %至约 6.0 %的UV抑制剂浓缩物，以及浓度为约1.0 %至约5.0 %的抗氧化剂浓缩物。在实施例中， 所述层压材料占薄膜总重量的约10%至约20%。取向层片以其各自取向方向彼此之间成0 度到180度之间，不包括0度和180度的角度彼此层压。这种薄膜可以包括两个层片。在实施 例中，薄膜包括三个层片，并且至少两个层片以其各自取向方向彼此之间成0度到180度之 间，不包括0度和180度的角度彼此层压。
[0014] 通过下面的描述结合附图页和所附权利要求书，本设备的这些和其它特征和优点 将显而易见。
【具体实施方式】
[0015] 本公开允许为各种形式的实施例，在附图中示出并且将在下文描述按如下理解的 一个或多个实施例，本公开将视作仅为说明性的，并且不旨在将本公开限制为所述或所说 明的任何特定实施例。
[0016] 聚烯烃薄膜制成满足小于25的火焰传播指数要求和小于50的烟雾形成指数。在实 施例中，该薄膜为具有约0.003至0.010英寸厚度的薄的薄膜。一种薄膜可以由高密度聚乙 烯(HDPE)制成。在实施例中，氢氧化镁用于减少烟雾生成，但不会不利地影响火焰传播。
[0017] 下表1提出了 10密尔薄膜的一个配方的实例，其使得火焰传播指数为15,烟雾形成 指数为15。该薄膜如下表3中的样品号10所示。
[0018]
[0019]表1-具有15/15的E-84结果的10密尔薄膜的配方
[0020] 下面的表2提出了 3密尔取向交叉层压薄膜(具有在两个层片之间的层压层的2层 片薄膜)的一个配方的实例，其使得火焰传播指数为10,烟雾形成指数为25。该薄膜如下表3 中的样品号11所示。
[0021]
[0022]表2-具有10/25的E-84结果的3密尔取向交叉层压薄膜的配方 [0023] 如表1所示，制备了由约62.5%的HDPE，约25%的包含60%Mg(0H)2的Mg(0H)2阻燃 剂浓缩物，约10%的包含70%Ti〇2的Ti〇2浓缩物以及约2.5%的包含约5%抑制剂的UV抑制 剂浓缩物制成的10密尔薄膜(样品号10)。
[0024]并且，如表2所示，制备了包括取向交叉层压的两个层片的3密尔薄膜(样品11)，每 个层片由约81 %的HDPE，约10 %的Mg(0H)2阻燃剂浓缩物(包含约60 %Mg(0H)2)，约1.5 %的 Ti〇2浓缩物(包含约70 %Ti02)，约5%的UV抑制剂浓缩物(包含约5%的抑制剂）以及约2.5% 抗氧化剂浓缩物(包含约4%抗氧化剂)制成。两个层片用聚乙烯层压。按重量计，聚乙烯浓 度为薄膜的约16.7%。
[0025] 这些薄膜通过与各种其它薄膜的样品相比来比较薄膜的火焰传播指数和烟雾形 成指数。所用的阻燃材料为可从印度尼西亚巴达维亚的Techmer PM以及纽约柏油村的 Ampacet公司商购获得的材料。其它薄膜样品包括已知的聚偏二氯乙烯(PVDC)夹套(样品号 1);无阻燃剂的HDPE薄膜（样品号2);阻燃剂浓度为25%和30%的复合卤化阻燃薄膜 (Techmer FR，样品号3和4);阻燃剂浓度为15%、30%和40%的复合无卤阻燃薄膜(Techmer FR，样品号5、6和7);使用浓度为15%和30%的Mg(0H) 2阻燃剂浓缩物的阻燃薄膜(Ampacet FR，样品号8和9);由约62.5%HDPE，约25%的包含约60%Mg(0H) 2的Mg(0H)2阻燃剂(Techmer FR，样品号10,如上所述），约10%的包含约70%Ti0 2的Ti02浓缩物和包含约5%抑制剂的UV 抑制剂浓缩物制成的10密尔薄膜；混合有10 %阻燃剂的3密尔取向交叉层压HDPE薄膜 (Ampacet FR，样品号11，如上所述）；混合有10 %阻燃剂的5密尔取向交叉层压HDPE薄膜 (Ampacet FR，样品号12)以及混合有10 %阻燃剂的6.5密尔取向交叉层压HDPE薄膜 (Ampacet FR，样品号13) Jechmer和Ampacet都使用Mg(0H)2阻燃剂，该Mg(0H)2阻燃剂由聚 乙稀中的60%Mg(0H)2制成；Techmer的非卤化阻燃剂是专有的（proprietary) ;Techmer的 卤化阻燃剂FR-1和FR-2包含了2-双（四溴邻苯二甲酰亚胺）乙烷，三氧化锑和其他专有的材 料。每个样本的浓度都是专有的。测试结果如下表3所示。
[0026]
[0027] 表3-各种薄膜配方的火焰传播和烟雾生成结果对比
[0028] 注释：
[0029] 1 -样品1为6密尔厚的已知的PVDC夹套材料。
[0030] 2-样品11形成为3密