專利名稱：具有優良不可燃性的泡沫塑料體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體。更特定而言，本發明涉及一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體，藉由在可發泡塑料樹脂的發泡成型過程中或在發泡珠粒的熔合成型過程中引入有機不可燃隔膜形成材料或無機不可燃隔膜形成劑并且藉由熱源實施發泡和熔合，可使該泡沫塑料體具有不可燃隔膜。
背景技術：
與無機物質相比，泡沫塑料具有更優良的耐沖擊性、易于成型加工、較低的導熱性以及較好的絕熱性，因此可用作建筑保溫材料、包裝減震材料、冷藏容器、工程和建筑元件、農業和園藝材料。
但是，由于常規泡沫塑料具有較低的軟化點和熔點，因此會在相對較低溫度下熔化變形而不能維持其形狀。
而且，此種塑料存在的主要問題是例如，當由于與火焰接觸等外部起火因素而被引燃時，泡沫塑料自身成為助燃的能量從而使火勢擴散。
由于存在上述問題，泡沫塑料在各種領域逐漸被限制使用，例如用作為建筑元件。
作為一種彌補上述問題的技術，藉由加成阻燃法和聚合阻燃法提供一種具有阻燃性的樹脂，并通過發泡及成型制造出具有阻燃性的泡沫塑料，其中加成阻燃法包括向樹脂中添加含鹵素、銻、磷或氮的阻燃化合物，而聚合阻燃法包括在聚合期間使用含阻燃原子的特定單體來制備樹脂。
然而，盡管采用聚合阻燃法具有優良的阻燃效果，但是由于試劑以共聚物的形態起作用，該方法具有生產成本高和生產時間長等缺點。因此，優選的方法是使用較為便宜的、與鹵素化合物具有協作效果的、并作為填料的無機物的加的成阻燃法和使用易于與聚合物化合的有機物的加成阻燃法。
但是，目前，藉由發泡和成型同時使用阻燃劑而形成的泡沫塑料僅具有自我熄滅性，即，當與火焰接觸并且從火焰移開時其可自發地熄滅。因此，其甚至不能滿足KS F 227(內部材料和建筑結構的阻燃性測試方法)的最低等級條款，且處于火中時不能熄滅。
為了解決這些問題，本發明人提出一種不可燃有機泡沫體(韓國專利申請案第10-2003-0024544號，2003年4月18日提出)，將不可燃無機粘合劑引入發泡樹脂例如發泡聚苯乙烯(EPS)、可發泡聚乙烯(EPE)、發泡聚丙烯(EPP)以及發泡聚氨酯(EPU)的發泡成型過程或者引入發泡樹脂的熔合成型過程，從而制備該泡沫體。
但是，由于上述技術包括將無機粘合劑添加入可發泡樹脂，所以其具有局限性，因此，用以增加泡沫塑料耐火性的有機材料的含量受到限制。
發明內容
本發明用以解決上述問題，且本發明的一個目的是藉由引入不可燃隔膜形成劑而提供一種泡沫塑料體，其具有泡沫塑料的優點優良的不可燃性同時保持耐沖擊性、可塑性以及絕熱性。
而且，本發明的另一目的是藉由連同一種不可燃隔膜形成劑進一步引入一種例如耐熱增強劑或發泡劑等的添加劑而提供一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體。
本發明是針對于一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體。
根據本發明，在可發泡樹脂的發泡成型過程中或在發泡產物的熔合成型過程中將無機或有機不可燃隔膜形成劑添加入可發泡樹脂，例如，發泡聚苯乙烯(EPS)、發泡聚乙烯(EPE)、發泡聚丙烯(EPP)、發泡聚氨酯(EPU)等中，從而制備具有優良不可燃性的泡沫塑料體。
隔膜形成劑是指一種可形成隔膜的物質，該隔膜在燃燒期間充當對抗燃燒部分的屏障。
有機隔膜形成劑是指一種熱固性樹脂，在被火焰碳化時可形成大量的炭化物。
以發泡聚苯乙烯作為實例來具體地解釋本發明，將有機或無機隔膜形成劑添加入樹脂顆粒或發泡珠粒中，并通過例如蒸汽、微波等熱源實施熔合，從而制備出不可燃泡沫塑料體，其具有存在于大量不可燃隔膜之間的泡沫塑料。
用以引入有機或無機隔膜形成劑的方法包括浸漬涂布或復合及注入鑄模。
將藉由上述方法之一而引入的有機或無機不可燃隔膜形成劑被嵌入塑料樹脂，或施加在樹脂的表面，從而形成具有大量不可燃隔膜的成型體。
以分層結構形成的不可燃隔膜可維持蜂窩狀隔膜結構，即使在塑料樹脂由于與火焰接觸而熔化時也能夠充當抗燃障蔽以防止火焰蔓延。
此外，由于塑料樹脂的熔化而形成的具有小孔的部分構成一種具有蜂巢狀蜂窩狀結構的絕熱層且起到障蔽作用，從而抑制熱傳導，藉此提供優良的阻燃性和耐熱性。
不可燃隔膜形成劑分為無機型和有機型到高強度炭化物。
無機型的實例包括硅酸鹽，例如硅酸鈉、硅酸鉀和硅酸鋰或改性硅酸鹽；磷酸鹽，例如磷酸、磷酸鈉和磷酸鋁；溶膠型化合物，例如硅溶膠和礬土溶膠；硼酸、硼砂、過硼酸鹽、偏硼酸鹽、氫硼化物、硼酸鹽；以及低熔點玻璃料，例如低熔點玻璃料(PbO-SiO2-B2O4型)而且，有機型的實例包括密胺樹脂、尿素樹脂、酚樹脂、呋喃樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂，間苯二酚樹脂、雙氰胺、多元醇、氯化石蠟、二季戊四醇(DPE)及其衍生物。
同時，為了增進本發明的效果，還可包括各種添加劑，例如粘合劑助劑或耐熱性增強劑。
具體地，可在使用有機或無機隔膜形成劑制備本發明的塑料體之前，先將粘合助劑添加入該有機或無機隔膜形成劑中，從而使液態有機或無機隔膜形成劑良好地滲透入固態塑料樹脂中。
在這種情況下，若將表面活性劑作為粘合助劑使用，則液態隔膜形成劑可良好地滲透入固態塑料樹脂，而若使用硅烷偶合劑，則在隔膜形成劑滲透之后，可以通過干燥保證兩種材料的粘合。
而且，可選擇性地使用硅氟化鈉以改善隔膜形成劑的耐久性和防水性。
根據本發明，還可包括耐熱性增強劑，例如氧化鈦、云母、碳、石英粉以及鈣礬石化合物。
上述耐熱性增強劑充當阻燃助劑，其藉由阻斷輻射熱、補足耐熱性以及在較低溫度下釋放結晶水而改善阻燃劑特性，并且在相對較低溫度范圍內防止發生熱變形。
而且，根據本發明，還可包括發泡利。
如前述，由不可燃隔膜形成劑所形成的具有一定深度的蜂巢結構的不可燃隔膜在泡沫塑料體與火接觸時可防止火焰蔓延，而且發泡劑使不可燃隔膜在與火焰接觸時進一步擴散，從而形成一較厚的火焰保護膜和一絕熱層，藉此增進這些不可燃隔膜的效果。
發泡劑的實例包括磷酸二氫銨、磷酸氫二銨以及三聚磷酸鹽鉀、此外，根據本發明，還可包括阻燃劑。
阻燃劑防止火焰的蔓延的作用方式是，當本發明的塑料體與火焰接觸時，通過泡沫塑料或有機隔膜形成劑熔化防止火焰的蔓延。
阻燃劑的實例包括磷化合物、鹵素化合物、氫氧化鋁、氫氧化鎂、銻化合物以及硼酸鋅。
根據本發明，提供一種藉由將有機或無機隔膜形成劑引入可發泡樹脂而制備的泡沫塑料體，其具有優良的不可燃性同時保持耐沖擊性、可塑性以及絕熱性，這些特性是泡沫塑料的有利特性而且，藉由進一步引入一例如耐熱性增強劑和發泡劑等添加劑連同一不可燃隔膜形成劑而提供一種泡沫塑料體。
藉由蒸汽使可發泡聚苯乙烯(EPS，LG Chem.，Ltd.，R320，阻燃利)顆粒發泡以形成發泡珠粒。
使發泡珠粒老化24小時以便以空氣取代細胞中所含有的發泡氣體，從而使細胞具有彈性，其為回復力。
而且，將珠粒浸漬入40波美(Baume)的硅酸鈉溶液(作為阻燃劑無機粘合劑)，添加少量的表面活性劑和硅烷偶合劑，并且以30kg/m3的干容重(dry density)置入300×300mm的鑄模中，且藉由引入蒸汽而成型。干燥該成型產物以制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體。
具體實施例方式
將藉由下列實例和比較實例對本發明進行更為詳細地解釋。
但是，這些實例僅用于說明性目的而非對本發明作出限制。
<實例1>
藉由蒸汽使可發泡聚苯乙烯(EPS，LG Chem.，Ltd.，R320，阻燃劑)顆粒發泡，以形成發泡珠粒。
使發泡珠粒老化24小時，以便以空氣取代細胞中的發泡氣體，從而使細胞具有彈性，其為回復力。
而且，將珠粒浸漬入40波美的硅酸鈉溶液(作為阻燃劑無機粘合劑)，添加少量的表面活性劑和硅烷偶合劑，且以30kg/m3的干容重置入300×300mm的鑄模，并且藉由引入蒸汽而成型。干燥該成型產物以制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體。
<實例2>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以磷酸單鋁(Al2O3·3(P2O5)·6(H2O))取代硅酸鈉。
<實例3>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以3∶1的重量比(磷酸∶硅酸鈉)將磷酸添加入硅酸鈉中。
<實例4>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以5∶1的重量比(硼酸∶硅酸鈉)將硼酸添加入硅酸鈉中。
<實例5>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于、以分別與硅酸鈉成5∶1的重量將密胺樹脂和磷酸二氫銨添加入硅酸鈉中。
<實例6>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，將與硅酸鈉成3∶1重量比的磷酸、與硅酸鈉成5∶1重量比的硼酸、與硅酸鈉成a 5∶1重量比的密胺樹脂、與硅酸鈉成5∶1重量比的磷酸二氫銨添加入硅酸鈉中。
<實例7>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以廢棄可發泡聚苯乙烯粉末(顆粒尺寸為2到0.5mm)取代可發泡聚苯乙烯。
<實例8>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以可發泡丙烯(EPP，Hanwha L&C Corp.，30發泡放大率，大于80％)顆粒取代可發泡聚苯乙烯顆粒。
<實例9>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以硼酸溶液取代硅酸鈉。
<實例10>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以密胺樹脂取代硅酸鈉。
<實例11>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以酚樹脂取代硅酸鈉。
<實例12>
遵循實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以添加有基于鹵素的阻燃劑的密胺樹脂取代硅酸鈉。
為了證實本發明的效果，藉由下列常規方法制備發泡塑料體。
<比較實例1>
藉由蒸汽使可發泡聚苯乙烯(EPS，LG Chem.，Ltd.，R320，正常)顆粒發泡，從而形成發泡珠粒。
使發泡珠粒老化24小時，且以30kg/m3的干容重置入300×300mm的鑄模，并且藉由引入蒸汽而成型。干燥該成型產物以制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體。
<比較實例2>
遵循比較實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以經阻燃處理的可發泡聚苯乙烯(EPS，LG Chem.，Ltd.，R320，阻燃劑)顆粒取代可發泡聚苯乙烯。
<比較實例3>
遵循比較實例1的程序制備300×300×50mm的不可燃泡沫塑料體，不同之處在于，以可發泡丙烯(EPP，Hanwha L&C Corp.，30發泡放大率)顆粒取代可發泡聚苯乙烯。
將實例1到12和比較實例1到3中所制備的樣本留在通風良好的房間中48小時，并且在40±5℃下干燥120小時。隨后，測量其耐熱性和阻燃性。
根據JIS K 6767評估耐熱性，且結果展示于表1中。藉由測量吸熱或放熱狀態以及重量變化以差示熱分析(DTD)了解熔化和分解程度，且藉由根據溫度測量卡路里變化以熱重分析法(TG)或差示掃描量熱法(DSC)了解熔化和分解程度，從而測量阻燃性。此處，為了判定耐火性，將各個樣本的表面與花園蠟燭(燈心長度約10mm，直徑約20mm)的火焰(長度50mm，寬度7mm或更大)接觸10分鐘。在移除火焰之后，觀察到耐火隔膜的形成，且結果展示于表2中。
在表1中，省略了不能與本發明進行比較的實例8和比較實例3。
表1 根據溫度的熱變形(長度％)
表2 根據溫度的熱性能(累積1g損失(cumulative 1g.Loss)(wt％))
從表1和表2的結果可注意到，經隔膜形成劑處理的泡沫體具有優良的不可燃性和耐火性。特別是其中添加了有機隔膜形成劑的實例10、11和12，盡管其展示類似于比較實例的1g損失(1g.loss)，但是其藉由炭的形成而形成不可縮隔膜，并且具有優良不可燃性。
權利要求
1.一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其藉由在可發泡塑料樹脂的發泡成型過程中或在發泡珠粒的熔合成型過程中引入有機不可燃隔膜形成材料或無機不可燃隔膜形成劑并且藉由熱源執行發泡及熔合，而形成有一不可燃隔膜。
2.一種具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其藉由在可發泡塑料樹脂的發泡成型過程中或在發泡珠粒的熔合成型過程中引入有機不可燃隔膜形成材料和無機不可燃隔膜形成劑并且藉由熱源執行發泡及熔合，而形成有一不可燃隔膜。
3.根據權利要求1或2所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述有機不可燃隔膜形成劑是選自下列各物中的至少一者密胺樹脂、尿素樹脂、酚樹脂、呋喃樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、間苯二酚樹脂、雙氰胺、多元醇、氯化石蠟、二季戊四醇及其衍生物；而所述無機不可燃隔膜形成劑是選自下列各物中的至少一者硅酸鹽，例如硅酸鈉、硅酸鉀及硅酸鋰或改性硅酸鹽；磷酸鹽，例如磷酸、磷酸鈉及磷酸鋁；溶膠型化合物，例如硅溶膠及礬土溶膠；硼酸、過硼酸鹽、偏硼酸鹽、氫硼化物、硼酸鹽；以及低熔點玻璃料，例如低熔點玻璃粉(PbO-SiO2-B2O4型)。
4.根據權利要求1或2所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述有機不可燃隔膜形成材料和所述無機不可燃隔膜形成劑是選自下列各物中的至少一者粘合助劑；耐熱性增強劑；發泡劑；以及阻燃劑。
5.根據權利要求4所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述粘合助劑是選自下列各物中的至少一者表面活性劑；硅烷偶合劑；以及硅氟化鈉。
6.根據權利要求4所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述耐熱性增強劑是選自下列各物中的至少一者氧化鈦；云母；碳；石英粉；以及鈣礬石化合物。
7.根據權利要求4所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述發泡劑是選自下列各物中的至少一者磷酸二氫銨；磷酸氫二銨；以及三聚磷酸鹽鉀。
8.根據權利要求4所述的具有優良不可燃性的泡沫塑料體，其中所述阻燃劑是選自下列各物中的至少一者磷化合物；鹵素化合物；氫氧化鋁；氫氧化鎂；銻化合物；以及硼酸鋅。
全文摘要
藉由阻燃樹脂的發泡和成型而形成的常規泡沫塑料僅具有自我熄滅性，即，當與火焰接觸并且自火焰移開時其自行熄滅，而處于火中時不能熄滅。而且，常規泡沫塑料的一個局限性是用以增加泡沫塑料耐火性的有機材料的含量受到限制。為了解決這些問題，藉由在可發泡塑料樹脂的發泡成型過程中或在發泡珠粒的熔合成型過程中引入有機不可燃隔膜形成材料或無機不可燃隔膜形成劑并且藉由熱源執行發泡和熔合，使根據本發明的具有優良不可燃性的泡沫塑料體形成有不可燃隔膜。因此，根據本發明，提供一種藉由引入無機或有機不可燃隔膜形成劑而制備的泡沫塑料體，其具有優良的不可燃性同時保持耐沖擊性、可塑性以及絕熱性，這些特性是泡沫塑料的有利特性。
文檔編號C08J9/00GK1798799SQ200480015137
公開日2006年7月5日 申請日期2004年4月28日 優先權日2003年4月30日
發明者柳基鴻, 李弘宰 申請人:慶東塞拉泰克有限公司