专利名称：膨胀组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及膨胀材料，其用途是作为阻火材料，例如阻火渗透密封材料和空穴(cavity)阻火材料等。
已知的膨胀阻火材料或防透密封制品包括在合适的载体材料中含有鳞片状石墨的密封剂和胶粘剂；膨胀管带，轴环和包装材料；膨胀块、格栅和窄条；膨胀阻火衬垫；膨胀扩大接头；膨胀空穴和重叠接合密封材料；膨胀油漆；重量小的空穴挡板；和含有膨胀材料的门条。全部上述膨胀制品可含有鳞片状石墨(exfoliating graphite)。
在各阶段将这些制品插入建筑物中，并将其置于建筑构件中，且在火的热作用下，这些制品均具有膨胀性能，从而堵塞火、火焰和/或烟雾扩散的通道。从而这些制品防止建筑物构件受到结构破坏。
但是这些制品的缺点在于将其插入建筑物构件之中或之上是耗时操作，或在特定情况下，制品本身(例如空穴密封、重叠接头、重量小的空穴挡板和门条)难以制造，这是由于它们是由两种或多种组成部件组合而成的。
根据本发明，含有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、丙烯酸类聚合物和共聚物、茂金属聚合物、硅橡胶和聚合物和天然和合成聚合物和橡胶胶乳中的一种或多种(优选含有上述一种或多种)的材料在膨胀组合物中用作鳞片状石墨的载体。
本发明也提供膨胀组合物，其含有所述载体材料和鳞片状石墨。
根据本发明的膨胀组合物可通过将所述载体材料和鳞片状石墨的混合物挤出来制备，挤出方法优选是熔体挤出方法。因此本发明提供含有所述载体材料和鳞片状石墨的可挤出的混合物，和通过将所述载体材料和鳞片状石墨的混合物挤出、优选熔体挤出而制备的组合物。
优选当载体材料含有一种或多种丙烯酸类聚合物或共聚物和/或一种或多种硅橡胶或聚合物时，根据本发明的膨胀组合物可通过将载体材料(优选以胶乳的形式)与鳞片状石墨混合来制备。因此，本发明提供这种混合物。
在组合物或可挤出的混合物中的载体材料的量优选是该组合物或混合物的30-45重量％。
在本发明的所有方面中，鳞片状石墨的量优选是组合物或混合物的5-50重量％，更优选15-45重量％，最优选25-35重量％。
本发明的组合物和可挤出的混合物优选含有一种或多种增塑剂，至少其中之一优选具有阻燃作用。
至少增塑剂之一优选是邻苯二甲酸酯增塑剂。
增塑剂的适当用量最高可为组合物或混合物的35重量％，优选10-30重量％，更优选20-30重量％。
本发明的组合物和可挤出的混合物也优选含有一种或多种稳定剂，优选其毒性低，其适当的用量最高可为组合物或混合物的0.05重量％，优选0.015-0.025重量％。
本发明的组合物和可挤出的混合物可含有惰性填料，优选其含量是组合物或混合物的4-6重量％。
合适的鳞片状石墨材料是以商品名“Callotek 50”、“Callotek100”、“Callotek 200”、“Callotek 500”和“Callotek 600”销售的产品，由P.F.C.Surechem Limited of Davis Road,Chessinton,Surrey,KT9 1TV，英国提供。
在另一方面，本发明提供复合材料制品，其包括将第一种和第二种材料共挤出，第一种材料是在载体材料中含有鳞片状石墨的膨胀组合物。
优选，载体材料是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物，优选第一种材料含有以第一种材料的重量计的5-50重量％鳞片状石墨，更优选15-45重量％，最优选25-35重量％。
在第一种材料中载体材料的量优选是第一种材料的30-45重量％。
第一种材料可含有一种或多种增塑剂和/或一种或多种稳定剂和/或惰性填料，其类型和以第一种材料计的用量如首次提及的本发明组合物中所述。
第二种材料优选含有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯-聚丙烯共聚物中的一种或多种。
有利地是，选择第二种材料和载体材料互相相容，特别是在共挤出期间相容，和优选是同一种材料，更优选是聚氯乙烯。
本发明的复合材料制品可以是具有多层壁结构的管状，管壁的外层或内层优选由第一种材料制成。另一种优选的制品是具有壁结构的管，其中在由第一种材料制成的第一层和第二层之间有一层第二种材料。
构成本发明的复合材料制品的管的例子是用于气体或液体的管和电子和电缆导线管。另一个例子是软管，其中第二种材料是氯丁橡胶，载体材料是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物。
根据本发明此方面的另一种制品包括由第二种材料制成的管，其被第一种材料完全填充。
根据本发明此方面的另一种制品包括门条或门框或窗框的异型材，其中第一种材料在第二种构件中形成膨胀构件。但是不需要第一种材料被完全封闭在第二种材料的挤出物中例如，第二种材料的U-和C-形和平片挤出物也在本发明的范围内。当在建筑物构件中使用这些类型的制品时，这些制品均提供阻火和/或阻火焰或阻烟功能。
在所有情况下，第二种材料可根据其预期用途是柔性或刚性的，并可具有为适用于所需用途而选择的其它物理性能。
在所有情况下，其中管壁结构含有一层第一种材料(其可以是内层、外层或中间层)，当该管从建筑物构件中的开口通过时，例如从墙或地板中通过时，该管起阻烟、阻火焰和/或阻火的作用，且不需要任何额外的包装或在其周围固定的轴环来起阻火作用。
当该管受热时，膨胀材料膨胀，并堵塞管孔。这对于用于输送易燃材料的管例如气体管和燃料线特别有利。期望含膨胀材料的层形成管道或管的内层。
在另一方面，本发明提供电用电缆，其中该绝缘物包含在载体材料中含鳞片状石墨的膨胀材料。合适的电缆的例子一般是电用电缆、电信电缆、数据传输电缆和同轴电缆。
膨胀材料优选形成至少一管形层，该层在电缆的至少一个导体周围延展。该导体可以是单股或由多股组成。因此，这样的电缆结构在本发明的范围内，其中在该结构中膨胀材料在每个独立的导体或至少自身含绝缘层的导体周围形成管形层，和在该结构中膨胀材料在全部导体周围和在电缆的护套层内形成管形层。此外，本发明也提供电缆，在电缆中一层膨胀材料形成封闭电缆护套层的外管形层。
载体材料优选含有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、丙烯酸类聚合物或共聚物和茂金属聚合物中的一种或多种；电缆的绝缘和护套层也优选由这些材料之一制成。
载体材料和鳞片状石墨的用量优选如以上本发明首次提及的组合物的载体材料和鳞片状石墨所述的用量。
膨胀材料可含有一种或多种增塑剂和/或一种或多种稳定剂和/或惰性填料，其类型和以载体材料计的用量如以上本发明首次提及的组合物中所述。
在根据本发明的各种电缆中，当电缆在火的热作用下时，膨胀材料胀大以扩大电缆并起到阻火、阻止烟雾扩散和/或阻止火焰扩散的作用。当将电缆置于导线管中或另外从建筑物内的有限空间通过时，例如从火墙或地板通过时，这种膨胀起到阻火、阻止烟雾扩散和/或阻止火焰扩散的作用。
术语聚氯乙烯”和“PVC”均在本说明书和权利要求书中使用，包括增塑和未增塑的聚氯乙烯以及这些材料的衍生物。相似地，术语“聚乙烯”、聚丙烯”和“聚乙烯-聚丙烯共聚物”用于包括这些材料自身以及其衍生物。
将进一步通过以下实施例1-3描述本发明。
根据本发明的组合物通过将以下成分加入配备有合适的挤出口模的挤出机的进料斗中来制备
现在将参照附图来说明本发明的实施方案，其中
图1是具有双层壁结构的电用导线管的横截面图；图2是具有三层壁结构的电用导线管的横截面图；图3是具有双层壁结构的燃料管的横截面图；图4是根据本发明的填充的异型材构件的横截面图；图5是第一种电用电缆的横截面图；图6是第二种电用电缆的横截面图；图7是第三种电用电缆的横截面图；和图8是用作火焰和烟雾密封材料的耦合的横截面图，其中电用电缆从建筑物的墙或相似的建筑构件中通过。
图1显示传统电用导线管的含有由刚性PVC材料制成的外层10和由根据实施例1-3之一制备的组合物制成的内层12的电用导线管。该导线管通过从配备有合适的挤出口模的挤出机将形成外层10的PVC粒料和形成内层12的实施例1中所列的成分的共混物共挤出来制备。
按照英国标准476，部分20(参考英国标准机构文件UDC614.841.332:620.1:69.01:6909.81)检测图1所示的含有由根据实施例1的组合物制成的内层的电用导线管的透火性。该导线管的外直径是20毫米。内层为2毫米厚。该测试包括将导线管置于两个矿物纤维板之间，每个矿物纤维板为50毫米厚，并涂有1毫米烧蚀性涂层。用加热炉于1200℃加热其中一个板，并检测从试样传递的热量。该试样的整体等级为186分钟，绝缘等级为75分钟。
图2显示含有中间层20的导线管，中间层的材料与图1的导线管的外层10和根据实施例1-3之一制备的组合物的内层和外层22、24相同。该导线管通过用合适的挤出口模如上所述共挤出来制备。
图3中的燃料管含有胶乳橡胶的外层30和根据实施例1-3之一制备的组合物的内层32。该燃料管通过用合适的挤出口模将橡胶和实施例中所列的成分共挤出来制备。
图4显示填充的异型材构件，其通过用合适的挤出口模将PVC和实施例1、2和3之一的成分共挤出来制备。挤出的外构件40是环形截面，并被各实施例的组合物所完全填充。在其它实施方案中，外构件可以是任何所期望的截面，例如门、窗或包盖构件或门框或窗框的截面。另一个例子是长方形截面，其形成插入着火的门框中的门条。在所有情况下，在火的热作用下，填充的异型材构件膨胀以产生阻火效果。
图5的电用电缆含有绝缘线和中性导体50、52和未绝缘的接地导体54。这三个导体50、52、54被封在PVC护套56中，其中护套56自身被根据实施例1、2和3之一制备的组合物层58所覆盖。该电缆通过用合适的挤出口模将PVC和各实施例中所列的成分共挤出来制备，其中从挤出口模也加入导体50、52、54。
图6的电缆含有导体60、62、64，其与图5中电缆的导体50、52、54相对应。在每个绝缘导体60、62周围分别包有根据实施例1、2或3制备的组合物层66、68，在组合物层周围形成PVC护套70。该电缆通过用合适的挤出口模将PVC和各实施例中所列的成分共挤出来制备，其中从挤出口模也加入导体60、62、64。
图7显示的电缆含有绝缘线和中性导体72、76和未绝缘的接地导体74。这三个导体72、74、76被封在由根据实施例1、2和3之一的组合物制成的护套71中。护套71被PVC外层80所覆盖。该电缆通过从合适的挤出口模将根据本发明的组合物和PVC共挤出来制备，其中从挤出口模也加入导体72、74和76。
按照英国标准476，部分20(参考英国标准机构文件UDC614.841.332:620.1:69.01:6909.81)如上所述检测图7所示的含有由根据实施例2的组合物制成的护套71的电用电缆的透火性。该试样的整体等级为210分钟，绝缘等级为45分钟。
按照国际电子会议测试61034、60754-1和60754-2检测图7所示的含有由根据实施例1的组合物制成的护套的电用电缆。
测试61034检测在特定条件下燃烧的电用电缆的烟雾密度，与测试要求最小值50％相比，该电用电缆的测试等级为62％。
测试60754-1检测在电缆材料燃烧期间所产生的卤素气体量，与测试要求最大值100相比，该电用电缆的测试等级为16。
测试60754-2检测在电缆燃烧期间所产生的气体酸度和电导率，与测试要求最小值4.3％相比，该电用电缆的测试等级为4.6％。
图8所示的耦合82由根据实施例1、2和3之一的组合物制成。将该耦合挤出为长度合适的部件，以允许导线管或管道的耦合，其中未评估这些导线管或管道在从火墙或地板通过时的耐火性。所以，制备了火、火焰和/或烟雾密封材料，该密封材料在火的热作用下能起有效的作用。
权利要求
1．膨胀组合物，其含有鳞片状石墨和载体材料，该载体材料选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、丙烯酸类聚合物和共聚物、茂金属聚合物、硅橡胶和聚合物和天然和合成聚合物和橡胶胶乳及其任何混合物。
2．含有鳞片状石墨和载体材料的可挤出的混合物，该载体材料选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、丙烯酸类聚合物和共聚物、茂金属聚合物、硅橡胶和聚合物和天然和合成聚合物和橡胶胶乳及其任何混合物。
3．通过将根据权利要求2的可挤出的混合物挤出来制备的膨胀组合物。
4．根据权利要求3的膨胀组合物，其通过熔体挤出来制备。
5．根据上述权利要求之一的组合物或混合物，其中载体材料的含量是该组合物或混合物的30-45重量％。
6．根据上述权利要求之一的组合物或混合物，其中鳞片状石墨的含量是该组合物或混合物的5-50重量％。
7．根据权利要求6的组合物或混合物，其中鳞片状石墨的含量是该组合物或混合物的15-45重量％。
8．根据权利要求7的组合物或混合物，其中鳞片状石墨的含量是该组合物或混合物的25-35重量％。
9．根据上述权利要求之一的组合物或混合物，其含有至少一种增塑剂，增塑剂的总量不超过该组合物或混合物的35重量％。
10．根据权利要求9的组合物或混合物，其中增塑剂的总量是该组合物或混合物的10-30重量％。
11．根据上述权利要求之一的组合物或混合物，其含有至少一种稳定剂，稳定剂的总量不超过该组合物或混合物的0.05重量％。
12．根据权利要求11的组合物或混合物，其中稳定剂的总量是该组合物或混合物的0.015-0.025重量％。
13．根据上述权利要求之一的组合物或混合物，其含有至少一种惰性填料，惰性填料的总量是该组合物或混合物的4-6重量％。
14．复合材料制品，其包括将第一种材料和第二种材料共挤出，第一种材料是含有鳞片状石墨和载体材料的膨胀组合物，其中载体材料优选选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物、丙烯酸类聚合物和共聚物、茂金属聚合物、硅橡胶和聚合物和天然和合成聚合物和橡胶胶乳及其任何混合物。
15．根据权利要求14的复合材料制品，其中载体材料的含量是膨胀组合物的30-45重量％。
16．根据权利要求15的复合材料制品，其中鳞片状石墨的含量是膨胀组合物的5-50重量％。
17．根据权利要求16的复合材料制品，其中鳞片状石墨的含量是膨胀组合物的15-45重量％。
18．根据权利要求17的复合材料制品，其中鳞片状石墨的含量是膨胀组合物的25-35重量％。
19．根据权利要求14-18之一的复合材料制品，其含有至少一种增塑剂，增塑剂的总量不超过膨胀组合物的35重量％。
20．根据权利要求19的复合材料制品，其中增塑剂的总量是膨胀组合物的10-30重量％。
21．根据权利要求14-20之一的复合材料制品，其含有至少一种稳定剂，稳定剂的总量不超过膨胀组合物的0.05重量％。
22．根据权利要求21的复合材料制品，其中稳定剂的总量是膨胀组合物的0.015-0.025重量％。
23．根据权利要求14-22之一的复合材料制品，其含有至少一种惰性填料，惰性填料的总量是膨胀组合物的4-6重量％。
24．根据权利要求14-23之一的复合材料制品，其中第二种材料含有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物中的一种或多种及其混合物。
25．根据权利要求14-24之一的复合材料制品，该制品是具有多层壁结构的管状，这些层含有至少一种第一种材料和至少一种第二种材料。
26．根据权利要求25的复合材料制品，其中最内层由第一种材料制成。
27．根据权利要求25的复合材料制品，其中最外层由第一种材料制成。
28．根据权利要求25的复合材料制品，其中壁结构含有直接在第一种材料制成的各层之间的第二种材料层。
29．根据权利要求14-24之一的复合材料制品，该制品是连续的异型材形状，其截面包括含第一种材料和第二种材料的各部分。
30．根据权利要求29的复合材料制品，其中第一种材料的部分提供该制品的外表面的一部分。
31．根据权利要求30的复合材料制品，其中第二种材料的部分是C-形截面。
32．根据权利要求30的复合材料制品，其中第二种材料的部分是U-形截面。
33．根据权利要求29的复合材料制品，其中第一种材料的部分提供该制品的中心核。
34．根据权利要求33的复合材料制品，其中第二种材料的部分提供直接在中心核周围的管形护套。
35．根据权利要求14-24之一的复合材料制品，它是电用电缆的形式，含有至少一个连续导体、至少一个含第一种材料的电缆的连续截面部分。
36．根据权利要求35的电用电缆，其中第一种材料的部分在全部电缆的导体周围延展。
37．根据权利要求35的电用电缆，其中该电缆含有多个导体，第一种材料的各部分延展到至少一个导体周围。
38．根据权利要求36的电用电缆，其中所述第一种材料的部分提供电缆的外表面。
39．根据权利要求36的电用电缆，其中所述第一种材料的部分提供电缆的连续内芯，其中每个导体从该内芯延展，第二种材料提供电缆的连续外表面。
40．将根据权利要求35-39之一的电用电缆共挤出的方法，其中从用于共挤出第一种材料和第二种材料的挤出口模加入电用电缆的导体
41．从根据权利要求1、2和4之一的膨胀组合物形成的管状制品。
42．基本上如实施例1-3之一所述的膨胀组合物。
43．基本上如图1-8之一的图形所述的复合材料制品。
44．基本上如图5-7之一的图形所述的电用电缆。
45．基本上如图8的图形所述的耦合件。
全文摘要
该组合物含有鳞片状石墨和载体,该载体优选是聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯。该组合物可通过将合适的混合物与另外的塑料材料共挤出来制备,以形成连续长度的复合材料制品。该制品包括纸张、管、燃料管、门条、电用导线管和电用电缆。
文档编号C09K21/14GK1305518SQ9980716
公开日2001年7月25日 申请日期1999年5月14日 优先权日1998年5月15日
发明者G·E·阿什林, R·G·库尔特 申请人:Pfc萨里凯姆有限公司