CN102975445B

CN102975445B - 包括防火涂层的塑料部件及其生产方法

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Publication number: CN102975445B
Application number: CN201210400933.0A
Authority: CN
Inventors: B·奥尔
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: EP2565009A1; EP2565009B1; CN102975445A; FR2979631B1; FR2979631A1

Abstract

本发明涉及包括防火涂层的塑料部件及其生产方法。本发明涉及一种部件，包括由至少一种热塑性聚合物制成的基材，以及涂敷该基材的防火材料层，以使部件的外表面仅由所述防火材料构成，其中防火材料包括聚烯烃和聚酰胺的聚合物掺合物，以及非卤化防火化合物。这种部件特别是电气装置的盒、箱或套。本发明涉及一种通过双重注射来制备所述部件的方法。

Description

包括防火涂层的塑料部件及其生产方法

技术领域

本发明涉及包括防火涂层的塑料部件(part)。

更具体地，本发明关注包括被防火层涂覆的基于热塑性聚合物母体(matrix)的基材的部件。

本发明还关注生产这些部件的方法。

根据本发明的部件尤其是用于电气工业的部件。

背景技术

塑料，或者更具体地热塑性聚合物，用于许多工业部门并且特别是电气工业中。

塑料材料的多种应用中，必须在它们之中引入防火剂。

因此，用于电气装置的塑料必须满足严格的防火标准，例如，由特别在法国和欧洲使用的CEI的标准定义的标准。对于从绝热材料制取的部分，使用的测试由用于成品的标准CEI60695-2-11来定义。

设备连续运转而不需要监控所要求的GWFI(灼热丝可燃指数(Glow WireFlammabilityIndex))可燃性是850℃；如果设备必须耐得住更严苛的条件，那么所述要求达到960℃。对于与输送电流的部分相接触或保持它们在原位置的部分，以及不保持输送电流的部分在原位置的套和盖，这两者都要求这些GWFI值。

此外，根据CEI标准60695-2-13，可能要求材料的可燃性。GWIT(灼热丝起燃温度(Glow Wire Ignition Temperature))值使材料的可燃性能被测量；要求最小GWIT值为775℃。

美国存在相当的标准。

最常用以及可商购的防火剂是卤化防火剂。但是，卤化防火剂对环境和健康不利：其持久性、生物蓄积和毒性的问题被报道并被非政府组织纳入考虑；基于卤化物质的这些方面，防火剂中的一些物质被引用在重大关注物质的目录中。

将来，将开始实行日益严厉的规则，并且将逐渐禁止基于卤化化合物的防火剂。因此需要设计不含卤素的防火部件来消除对健康和环境的忧虑。

不是基于卤化物质的防火剂特别地是多磷酸铵(ammomum polyphosphate)和金属氢氧化物。但这些非卤化防火剂也具有缺点：例如，这些非卤化防火剂可能削弱引入了它们的塑料的机械性能。它们也可能对用于成型塑料部件的设备造成腐蚀。在某些情况下它们的使用与成形部件所要求的温度不协调。

此外，防火剂，特别是卤化防火剂通常存在于塑料部件的体积(全部体积)中来赋予防火性能；换句话说，防火剂分布在构成部件的整块塑料中。可以说该部件定“单块”、整体的、部件。

整块塑料中存在的防火剂，特别是卤化防火剂，可能损害塑料部件在它们的使用寿命的终点时的可回收性。

实际上，许多塑料回收者不接受含有疑似有毒的添加剂的塑料部件。这些化合物，被认为是待回收塑料的污染物，阻止它们的再利用，甚至是在用于能量生产的废塑料回收部门的情况下。

于是，必须满足严格的防火标准的用于电气工业的大部分塑料部件是不可回收的，并且不能作为“环境友好”的部件。

FR(阻燃)塑料的家族特别包含基于苯乙烯聚合物的塑料，例如，聚苯乙烯(PS，FR)和高抗冲聚苯乙烯或HIPS、FR、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS、FR)、以及聚碳酸酯和ABS的掺合物(PC ABS、FR)。其它主要阻燃工业聚合物例如是烯烃、聚碳酸酯(PC、FR)或聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、FR)也被关注。

基于这样塑料的部件属于许多产品的范围，例如，电源插头、开关、电控箱(electrical cabinet)、配电箱(electrical box)、安全照明、电传感器、逆变器(inverter)、计时器、调光器(dimmer)、移动检测器(movement detector)等等。

功能涂层也是已知的，例如，能够给予塑料部件许多性能，功能和特别是防火性能的涂料。

功能涂层特别包含事先等离子处理后施用的膨胀油漆(intumescent paint)，以及可以通过溶胶-凝胶技术合成的防火表面。

可以制备这样的(多)功能涂层的方法通常是冗长的和复杂的，经常涉及许多步骤，例如在油漆的情况下，特别是干燥的步骤，或又是例如在使用“溶胶-凝胶”方法涂覆时冗长的固化。因此这些涂层的周期和最终花费高。

此外，使用常规的涂覆方法通常难以涂覆小尺寸或中等尺寸的部件，例如开关、盒(case)、箱(box)、架(stand)或插头。

综上所述，因此需要基于具有防火性能并且不含卤化防火剂的热塑性聚合物的部件。

还需要基于能够容易地被回收且被回收部门接受的，并具有改善防火性能的热塑性聚合物的部件。

为了帮助减少温室效应，并且阻止由其导致的气候变化，还希望使用具有低CO₂排放的材料来制造这些部件。

这些部件必须能够由具有限定数目的步骤、简单、可靠、廉价的方法来制造，使用的生产手段和设备简单可靠，并且优选是常规的，实验和检测的手段和设备是已经存在的并且无需特殊投资。

这些部件还必须可以是小尺寸和中等尺寸的部件。

本发明的目的在于提供基于格外满足上述需要和要求的防火热塑性聚合物的部件。

本发明的目的还在于提供生产这样的部件的方法，其格外满足上述方法的需要和要求，并且特别是能够生产小尺寸和中等尺寸的部件。

本发明的目的还在于提供基于具有防火性能的热塑性聚合物的部件，以及生产这些部件的方法，其中这样的部件和该方法不具有现有技术中的部件和方法的缺陷、瑕疵、限制和缺点。

发明详述

根据本发明，通过包括由至少一种热塑性聚合物制造的基材，以及涂覆在基材上的防火材料层使得该部件的外(外部的)表面仅由所述防火材料构成部件来满足这个和其它目的，其中，防火材料包括聚烯烃和聚酰胺的掺合物、以及非卤化防火化合物。

这样的层能够通过利用膨胀(intumescence)原理来赋予部件防火性质。

当与热接触时，膨长涂层形成“碳皮(carbonmeringue)”使其与热源隔离。

根据本发明的部件具有特定的结构，其具有基材和该基材上的特定膨胀层。这个结构可归为芯-皮(core-skin)结构。

根据本发明，优选的部件中的防火皮层基于特定成分的掺合物，其含有：

-由基于聚烯烃和聚酰胺(有利的聚酰胺6)的相容结合(compatibilisedcombination)获得的聚合物母体，

-基于多磷酸铵的化合物，

-矿物增强剂，有利地使用玻璃，

-以及颜料或染料，

防火皮层被设置在基于从未被现有技术描述或建议的热塑性聚合物的基材表面上。

根据本发明的部件不含有被认为是持久性的、生物蓄积或毒性的化合物，并且特别的，该部件被认为完全不含卤素。用专门用于电线的标准DIN VDE0472(815)来类比氯和溴含量，以及氯和溴的总含量，其小于0.2％，并且氟含量小于0.1％。

根据本发明的部件的优点基本上来自由特定膨胀皮层提供的极好的固有防火性质，即使这个层不合卤化化合物。

在根据本发明的部件中，在芯-皮结构中，仅在部件的表层发现膨胀掺合物，并且防火剂不再混合并入塑料的体积、质量、整体中。

换句话说，根据本发明，发生从防火剂混合并入塑料的质量、整体中的“单块”、整体结构到通过功能化的表面的膨胀效应来给予塑料防火性质的变化。

与现有技术中具有“单块”、整体结构的部件相比，这样的“芯-皮”结构给予根据本发明的部件一系列的优点。于是令人惊奇地观察到，根据本发明的具有“芯-皮”结构的部件具有优于那些具有“单块”、整体结构的部件的防火性质。这被下述实施例3证明。

由于根据本发明的部件的防火性质根本上是由于膨胀表面皮层，因此不再需要在部件、基材的芯中引入防火添加剂，不再需要使用含有(在它们的体积中)防火剂并且特别是对环境和健康不利的卤化防火剂的塑料。

根据本发明的具有“芯-皮”结构的部件还具有可回收性，这非常明显地优于现有技术中具有单块结构的部件。

通过选择使用根据本发明的“芯-皮”结构，防火添加剂不再使用卤素类物质，此外提供防火性的化合物位于表面，于是上述提到的问题被解决。根据需要，如果防火层太厚，如果必要的话可以在使用寿命的终点除去它，例如通过摩擦(砂磨)，如已经在特定油漆的情况中进行的那样。

总的来说，在它们寿命的终点对塑料部件的处理大为改善。

有利地，聚酰胺选自脂肪族聚酰胺，例如聚酰胺6，并且聚烯烃选自聚乙烯和聚丙烯。

有利地，聚合物掺合物是聚烯烃和聚酰胺6的掺合物。

这样的聚合物掺合物可得自公司的

有利地，选择具有RS6010牌号的混合物(alloy)。

有利地，非卤化防火剂化合物选自多磷酸铵，并且它有利地以5％至40质量％存在于构成防火层(皮层)的防火材料的全部质量中，优选以10％至30质量％存在于构成防火层(皮层)的防火材料的全部质量中。

当根据本发明的部件的防火层暴露于火中时，将作为膨胀表面。

实际上，火通常是三个因素的结合，即：可燃的固体、液体或气体燃料，通常是氧气的助燃物，以及可以是例如高温、火焰或短路的点火源。如果这三个因素的一个不存在，火就不会开始或被熄灭。

在它的最早阶段，即在与可燃的气体燃料的放出一起的热降解期间，膨胀体系中断了塑料自身的持续燃烧。

膨胀过程源自当前燃烧的聚合物的表面上的烧焦、起泡、扩充膨胀的综合。得到的泡沫多孔烧焦层能够在热流或火焰下保护其下方的材料；它同时作为物理阻隔，减慢气体和凝结相之间的传质和传热。

根据本发明的部件的防火层是由特定材料制成的，该特定材料除了其它材料包含基于聚酰胺和聚烯烃的结合形式、混合物的特定聚合物掺合物(polymer blend)。

在这个掺合物中，聚酰胺，例如PA6作为碳源，并且引发膨胀现象(作为成炭剂，也称为黑化剂)。根据需要，为了调节阻燃性、点燃阀值(ignifugation threshold)，聚酰胺/聚烯烃比例是可用的参数。

防火层进一步包含非卤化防火化合物作为基本成分。

根据本发明的防火层的膨胀性质是由于可以归为上述特定聚合物掺合物与这种防火化合物的协同综合效应。

当非卤化防火化合物是多磷酸铵时，这些综合效应特别显著。

这些化合物可得自公司的EXOLIT APEXOLIT APEXOLIT APEXOLIT AP和EXOLIT AP其它可以使用的化合物例如由公司出售的产品FR CROS484。

EXOLIT AP是一个优选的产品。其是纯的多磷酸铵，具有细颗粒，特别的平均粒径d₅₀为约15μm。

诸如EXOLITAP的多磷酸盐具有双重作用：

-作为连续的酸源，它们对碳骨架、主链，交联有贡献；

-作为起泡剂，由于在它们的燃烧过程中释放、发出氨气，它们对扩充、膨胀、起泡有贡献。

于是，通过结合诸如型掺合物的聚合物掺合物与诸如EXOLITAP的多磷酸铵，获得非线性防火效果(参见下述实施例1，表1)。

术语非线性防火效果应当理解为，如果测量与掺合的AP 422的含量的影响，观察到“GWIT”值不随着AP422的含量线性增加。相似地，观察到“GWFI”值不随着掺合物中的AP 422的含量线性增加(参见实施例1和附图)。

有利地，防火材料进一步包含矿物填料，例如玻璃纤维和/或玻璃珠，相对于构成聚合物层(皮层)的防火材料的总重量，其存在量为5％至30质量％，并且优选8％至15质量％。诸如玻璃纤维和/或玻璃珠的矿物填料的引入能够使皮层的抗性改善，并且针对诸如CEI标准60695-2-13的可燃性测试(GWIT)过程中使用加热灼热丝对防火层的任何穿刺提供阻力。在这些测试过程中，矿物填料，特别是玻璃纤维和/或玻璃珠，实际上使灼热丝的穿透变得缓慢。

在防火测试过程中，矿物填料，例如玻璃纤维和/或玻璃珠的量影响加热灼热丝的穿透深度。

当矿物填料由玻璃纤维构成时，还可以使用包含30质量％玻璃纤维的聚烯烃和聚酰胺6的聚合物掺合物，这可以从公司的ORGALLOYRS相应的获得。

有利地，防火材料进一步包括至少一种改性层的下述性质中的一种或多种性质的添加剂：外形美观(aesthetic appearance)、颜色、相对漏电起痕指数((comparativetracking index)CTI)、层对抗老化的表面抗性(例如抗紫外线剂)，层的表面对诸如橄榄油的化学物质的化学抗性、表面粗糙度、阻湿性(moisture barrier effect)、水分吸收抗性和耐磨性。

当然，这些添加剂必须与层的其它成分(特别是聚合物掺合物)相容。

有利地，掺合物中的一种选自染料或颜料。如果基材或芯具有不适合于部件的颜色，特别地将染料(着色剂)或颜料引入防火层；这尤其发生在当基材或芯是来自回收的聚合物时；通常的暗色可以要求使用氧化钛(TiO₂)，例如在构成层的掺合物中使用1至5质量份，来产生白色的成品。

可以通过使用玻璃珠来增加抗刮性，为了获得与聚合物母体满意的相容，可以使玻璃珠硅烷化。

另外，由于在皮层提供颜色和外观，构成基材的材料的供应可以合理化：单级就足够，因为涉及颜色的任何偏差可以由皮层提供。

为了满足根据防火标准确定的条件，防火层将涂覆基材的全部，即，基材的所有表面被防火层涂覆。这种掺合可以容易地变换，其是耐化学物质的，并且具有极好的尺寸稳定性。

有利地，防火层的厚度大于或等于0.2mm，并且优选0.3至0.8mm。

成品决定芯的厚度。

这个厚度通常是1至2mm，并且可以高达3mm。

有利地，塑料材料、热塑性聚合物形成的基材不含卤化化合物，并且根据本发明的部件不含卤素，因此适合回收利用。

基材或芯的热塑性聚合物(构成有机母体)可以是“新的”新鲜的(原始的)聚合物，或者来自回收；它可以是部分回收的(“原始的”和回收的掺合物)，或者全部是回收的。

芯的热塑性聚合物还可包含来自生物来源的聚合物(也称作生物聚合物)作为主要物质或全部为来自生物来源的聚合物，来自生物来源的聚合物即全部来自生命有机体，通常是植物有机体的聚合物，或者从可再生资源，通常是植物，合成的聚合物。

有利地，构成基材或芯塑料的母体的热塑性聚合物包括以质量计大量的至少一种生物聚合物和/或至少一种来自回收的聚合物；该热塑性聚合物优选由至少一种生物聚合物和/或至少一种来自回收的聚合物构成。

在这方面，该部件可归为“环境友好”的部件，因为利用聚合物或聚合物的掺合物来制造基材减少对将枯竭的化石资源(油)的需求。另外，在芯中使用回收塑料是降低这种基材或芯，以及尤其制造的成品的价格的手段。

有利地，热塑性聚合物选自聚烯烃，聚酰胺及其掺合物。

在聚烯烃中，PP(聚丙烯)的使用是有利的，特别当它是原始的、新鲜、“高抗冲”PP或来自回收的PP。

在聚酰胺中，以原始品级，或后-工业回收品级使用的PA6被证明是合适的。

热塑性聚合物优选由聚烯烃和聚酰胺的掺合物构成，其中的成分与形成防火层的聚烯烃/聚酰胺掺合物是接近的特别是化学方面是接近的或是相同的。

通过使用这样的基材，在芯和皮之间将有利地获得满意的相容性。由此皮到芯的粘附将是最佳的。

还优选，热塑性聚合物由来自回收的聚烯烃和聚酰胺构成。

根据本发明，部件优选是小尺寸到中等尺寸的部件，它的最大尺寸小于30cm，可以容易地制造。同样地，根据本发明的部件可具有复杂的形状。

根据本发明的部件可以是箱、盒、套、电气装置或多个电气装置的外壳，例如电源插头、电器插座、开关、电控箱、外壳、配电箱、安全照明装置、电传感器、逆变器、计时器、调光器或运动检测器。

但是，对根据本发明的部件的“芯-皮”结构来说，特别关注配电箱外壳。实际上，这些箱的壁厚度足够大，因此根据本发明在芯上上涂覆皮层，并且不是由均匀的材料制造“单块”、整体部件的事实，使这些箱引起人们最大的兴趣。

另外，箱不是暴露在较大的介电压力(dielectric stress)下。最后，箱对于卤化阻燃应用的需求也很大。

根据本发明的部件可以通过各种方法使用各种塑料科技来制造，例如二次成型(overmoulding)。但是，制造根据本发明的部件的优选方法是使用多材料注射技术，并且特别是夹芯注射(sandwich injection)，或模具中内部运动的两种材料的顺序注射(sequential injection)。

本发明也涉及生产如上所述部件的方法，其中使用双重注射(bi-injection)(多材料注射)技术来使由热塑性聚合物制造的基材的所有表面被包括聚烯烃和聚酰胺的掺合物，以及非卤化防火化合物的防火层涂覆。

这种防火层具有第一由聚烯烃和聚酰胺掺合物提供的，以及第二由非卤化防火化合物，例如多磷酸铵提供的膨胀性质。

该双重注射(多材料注射)方法可以是，例如，插入二次成型(insertovermoulding)方法。也可使用夹芯注射方法，或使用两种材料的顺序注射技术的方法。

这种方法，很合适制造小尺寸到中等尺寸的部件，是可靠的并且实质上仅涉及单个步骤，之后即获得该部件，而无需使用其它处理。因此，保证该方法所需要的时间以及它的复杂性、以及其成本显著减小。

特别的，根据本发明的方法不需要塑料专业人员进行特别沉重的投资。实际上，双重注射(多材料注射)方法被各种工业部门使用，并且它使用常规的设备；使用这个方法的工业生产设备已经存在，特别是在汽车工业。也可以通过添加第二注射单元来改造标准注射挤压。

因此，根据本发明的方法可通过本领域公知的改变与存在的用于塑料成型的生产设备相适应。可以认为多材料注射(双重注射)方法是制备根据本发明的部件的特殊“芯-皮”结构的最经济的解决方法。

如前所述，回收塑料的使用也是降低根据本发明的部件的芯的价格的手段。

根据本发明的方法基于塑料技术领域的三个操作和能力，即：

-塑料配方：定义部件的皮的组成，其中皮可以是多功能的(multi-functional)，以使它具有防火性，以及其它可能的性质，例如色彩，着色或屏蔽性质，特别是对湿气的屏蔽。为此，皮包含高效率的防火掺合物，以及任选的其它相容的添加剂或填料来给予皮期望的性质。

-挤出：用于制备皮的热塑性颗粒的制造，其中皮可以是多功能的；

-成型：例如，插入二次成型方法可以是好的方法，或任选夹芯注射方法，或者使用两种材料的顺序注射技术的方法。

本发明的其它效果和优点将在阅读下述详细描述后更好理解，下述详细描述仅给作阐述，和非限制性的，其中特别描述了本发明具体的实施方式，以实施例的方式特别描述了根据本发明的部件以及不依照本发明的部件，并且给出了对这些部件进行的耐火测试的结果。

该说明参考仅作为插图而不是限制的附图而进行。

附图说明

该附图是给出根据本发明防火材料即膨胀掺合物的GWIT值(柱B，C，D)和GWIF值(柱F，G，H)的柱形图，该材料通过结合由公司提供的ORGALLOY RS的聚合物混合物组合与非卤化防火剂而获得，相对于防火材料的总质量非卤化防火剂分别为10质量％(柱B，F)、20质量％(柱C，G)或30质量％(柱D，H)，所述非卤化防火剂是多磷酸铵，由公司提供的商品APEXOLIT。

为了对比，测试了第四个样品，其由纯ORGALLOY RS构成，而没有加入防火剂EXOLIT AP(柱A，E)。

具体实施方式

在下面，描述了根据本发明的部件的制造，其中使用多材料注射(双重注射)技术，应当理解，其仅是用于根据本发明的部件的制造的优选技术，也可以使用其它技术。

第一个步骤是制备颗粒，其组成与上述根据本发明的防火层的组成相同。因此，这些颗粒包含聚烯烃和聚酰胺的聚合物掺合物、不使用卤化物质的基于多磷酸铵的化合物以及任选地，至少一种添加剂和/或至少一种填料，例如玻璃纤维和/或玻璃珠。

通过从进料斗将各种上述列出的用于形成颗粒的成分进料到挤出机来制备这些颗粒。然后，获得的挤出物经过冷却，并且经历造粒、粒化操作而获得通常是圆柱形和通常是标准尺寸(平均直径2mm，和平均高度2至5mm)的颗粒。

然后，具有芯-皮结构的根据本发明的部件通过多材料注射(双重注射)来制备，例如在使用“夹芯”注射的机器中。

这是具有两个塑炼单元和旋转阀体系的注射，其中该旋转阀体系输送构成芯的材料流，然后输送构成皮的材料流。通过分布器单元来提供对物流在注射点的控制。着重注意该循环的最后一个操作，皮材料的注射，其目的是，首先，排干螺杆来为下次注射、操作做准备，以及其次在相应的注射点使该区域涂覆皮层。

更特别的，从进料斗向多材料注射(双重注射)机器的一个螺杆进料如上所述用于形成防火层(皮层)的颗粒，同时，从进料斗向其它螺杆进料用于形成部件芯的聚合物或聚合物掺合物。

用于形成皮的材料和用于形成芯的材料通过喷嘴中的孔道输送，其连续地注射用于形成芯的材料和用于形成皮的材料到模具中，模具的形状设计成希望生产的部件的形状。

通过这个方法获得具有希望的芯-皮结构的根据本发明的部件。

下面将参照解释性而不是限制性的下述实施例来描述本发明。

实施例

实施例1

在这个测试中，其目的是描述构成根据本发明的部件的表皮的混合物的固有性质，比较不同组成的防火性质：在一系列50×50×3mm的测试样品上进行灼热丝测试(glow-wire test)。

三个测试样品由符合根据本发明的膨胀掺合物的防火材料制成，其通过结合由公司提供的ORGALLOY RS的聚合物混合物与非卤化防火剂的组合而获得，相对于防火材料的总质量，非卤化防火剂的含量分别为10％、20％或30质量％，非卤化防火剂为多磷酸铵，是公司提供的商品APEXOLIT。

为了对比，测试了第四个样品，其由纯ORGALLOY RS构成，而没有加入防火剂EXOLIT AP

根据CEI标准60695-2-11来进行测试。这些测试获得的主要结果示于下述表1中，以及附图中：

表1

该表显示通过向聚合物的掺合物中加入防火剂，GWIT和GWIF值可显著地增大。

实施例2

在本实施例中，进行防火性质测试，即对或者具有“单块”、整体结构或者具有“芯-皮”结构的测试样品的灼热丝测试。

三个具有“单块”、整体结构的变体使用能够构成根据本发明的部件的基材的材料，即：高抗冲聚丙烯(HIPP)；丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯的掺合物；以及由ARKEMA公司生产的商品RS6010聚酰胺6基体的掺合物。

这些测试样品通过简单，单一的聚合物或聚合物掺合物注射来制备。测试样品厚度为3mm。

对于另外三个变体，芯是根据上面提到的材料制造，在其上面添加皮，皮得自根据本发明的防火掺合物；为了操作简单化，在这种情况下表面芯通过二次成型施加，并且仅在接受灼热丝的那一面。防火层厚度为0.8mm，并且基材厚度为3mm。

为了制备具有防火层的测试样品，第一个步骤是通过挤出、造粒构成根据本发明的防火层(皮)的防火材料的组合物来制备，该组合物通过含有70质量份的由公司生产的ORGALLOYRS6010，以及10质量份的玻璃纤维和20质量份的多磷酸铵EXOLITAP422的聚合物掺合物来获得。

表示为质量％的量是相对于构成防火层(皮)的防火材料的总质量。

挤出后，挤出掺合物经过冷却，然后经历造粒粒化操作，给出颗粒，此后，通过皮在芯上的二次成型来制备具有“芯-皮”结构的最终测试样品。

测试根据IEC标准60695-2-13进行来确定灼热丝起燃温度，以及根据IEC标准60695-2-11进行来确定灼热丝可燃指数。

这些测试获得的主要结果示于下述表2中：

表2

该表显示在由任何的聚合物或聚合物掺合物制造的基材，只要其具有根据本发明的防火层的根据本发明的测试样品都能够使GWIT和GWIF值显著地增大。

根据本发明的测试样品的GWIT和GWFI值满足欧洲标准(GEI60695-2-13和60695-2-11)关于电气装置耐火性的要求。

实施例3

在本实施例中，对4个变体进行防火性质测试，即灼热丝测试。

变体中的两个是50×50×3mm的测试样品，根据现有技术称做”单次”、整体样品，其中防火、阻燃剂分布在构成基材的聚合物的整体质量中，并且该基材不含根据本发明的防火层。在一种情况下，其是高抗冲聚苯乙烯，其中引入相对聚合物的质量5质量％的的CESA-flam White SL00050150防火剂；第二种情况下，在ABS中引入相对于ABS质量的5质量％防火剂。

这里，防火剂的量以相对于引入防火剂的高抗冲聚苯乙烯或ABS的质量％表示。换句话说，在实施例3中，5份防火剂CESA-flam加入到100份高抗冲PS，或者ABS中。

这些测试样品通过简单，单一的聚合物注射来制备。

其它变体是根据实施例2的具有最终两层结构的测试样品；在这种情况下，通过简单化的操作将表皮或表层通过二次成型来施加到准备接受灼热丝的面上。由实施例2中使用的，根据本发明的防火掺合物获得0.8mm厚的皮。3mm厚的基材或整块部份，相应地分别从不含添加剂，特别是任何防火剂的高抗冲聚丙烯和聚碳酸酯与ABS的掺合物来制造。

这两个测试样品变体具有下述尺寸：50×50×3.8mm。根据前述定义的标准进行测试来确定GWIT和GWFI。

这些测试获得的主要结果示于下述表3中：

表3

表3清楚地显示具有根据本发明的芯-皮或两层结构的测试样品具有的防火性质大大优于那些不具有防火层或皮的且防火剂分布在基材聚合物的整体质量中的、具有单块、整体结构的测试样品。

实施例4

在本实施例中，使用2mm或3mm厚的“单块”、整体结构和分别具有1.5mm和0.5mm厚度的两层“芯-皮”结构(使用与实施例2和3中相同的简单化操作，即二次成型)。根据使用参考CEI60695-2-11的灼热丝以及部份灼热丝测试(由CEI标准60695-2定义)的可燃测试标准来对尺寸为50×50×2mm(或50×50×3mm)的测试样品进行测试。

另外，还使用基于从回收聚丙烯PP获得的母体的塑料来检查改性其颜色的可能性。

通过注射：高抗冲PP(TOTAL的PPC7712)和基于聚烯烃和生物来源成分的化合物掺合物(由Ad Majoris生产的系列)，来成型两个“单块”、整体结构变体。根据本发明，这两种材料用于两个“芯-皮”结构变体，其二次成型有并入白色颜料的防火掺合物：ORGALLOY RS6010+20％AP422+10％玻璃纤维+2％TiO₂；来自回收的由GALLOO PLASTICS公司供应的深色高抗冲PP(GP-PP-620)也利用相同的皮材料二次成型。表示为质量％的量是相对于构成防火层(皮)的防火材料的总质量。

结果：

观察到“芯”和“皮”之间的粘结是非常高质量的，将TiO₂颜料加入到构成皮的材料中能够改变回收PP的起始颜色以获得白色；根据灼热丝测试获得的性质报告在下述表4中。

表4

实施例5

在本实施例中，进行防火性质测试，即灼热丝测试，以及根据标准UL94(美国保险业者实验室(American Underwriters Laboratories))对具有最终两层，“芯-皮”结构的测试样品进行测试。

芯或基材从实施例2，3和4中已经提到的材料制造，即：

-HIPP，或聚碳酸酯和ABS掺合物，或RS6010(参见实施例2)；

-或化合物掺合物(基于聚烯烃和生物来源成分：由Ad Majoris生产的系列)，或由GALLOOPLASTICS公司供应的回收PP(参见实施例4)。

通过简单，单一的聚合物注射来制备芯。测试样品的尺寸为50×50×3mm(3mm厚)。

根据本发明的防火掺合物获得的防火皮层，添加到如上制造的芯上；为了简单化的操作，在这种情况下表面层通过二次成型施加，并且仅施加在准备接受灼热丝测试的面上。防火层是0.8mm厚，并且基材是3mm厚。

为了制备具有防火皮层的测试样品，第一个步骤是通过挤出造粒根据本发明的防火层的那些组合物来制备，该组合物来自含有60质量％的由公司生产的ORGALLOY6000，10质量％的玻璃珠050-20-AO和30质量％的多磷酸铵FR CROS484的聚合物掺合物。

与实施例2中的具有“芯-皮”结构的测试样品相比，使用的防火皮层配方包括的混合物RS6000代替混合物6010，以及防火化合物是的FR CROS484，代替了的AP422。但是，与实施例2中的具有“芯-皮”结构的测试样品相比，测量的因素是上述所有的关于防火层或皮的那些，使用更高含量的防火剂化合物(30份代替20份)，结合玻璃珠代替实施例2中使用的玻璃纤维。

挤出后，挤出掺合物经过冷却，然后经历造粒粒化操作，获得颗粒，此后，通过皮在芯上的二次成型来制备具有“芯-皮”结构的最终测试样品。

在本实施例中制备的，根据本发明的测试样品的“防火性质”如下：

GWIT：825℃；

GWFI：960℃。

另外，根据美国保险业者实验室的标准UL94V(垂直燃烧)进行垂直燃烧测试。

报道的结果参考根据2010年2月的NF EN60695-11-10进行的UL94测试。

根据本发明的测试样品被分类到UL94V-2。

Claims

1.一种部件，包括由至少一种热塑性聚合物制成的基材，以及涂敷该基材的防火材料层，以使部件的外表面仅由所述防火材料构成，其中防火材料包括聚烯烃和聚酰胺的聚合物掺合物，以及非卤化防火化合物。

2.根据权利要求1所述的部件，其中聚酰胺选自脂肪族聚酰胺，并且聚烯烃选自聚乙烯和聚丙烯。

3.根据前述任一项权利要求所述的部件，其中聚合物掺合物是聚烯烃和聚酰胺6的掺合物。

4.根据权利要求1或2所述的部件，其中非卤化防火化合物选自多磷酸铵。

5.根据权利要求1或2所述的部件，其中相对于构成防火层的防火材料的总质量，非卤化防火化合物占5％-40质量％。

6.根据权利要求5所述的部件，其中相对于构成防火层的防火材料的总质量，非卤化防火化合物占10％-30质量％。

7.根据权利要求1或2所述的部件，其中防火层进一步包括矿物填料，相对于构成防火层的防火材料的总质量，矿物填料占5％-30质量％。

8.根据权利要求7所述的部件，其中所述矿物填料为玻璃纤维和/或玻璃珠。

9.根据权利要求1或2所述的部件，其中防火层进一步包括矿物填料，相对于构成防火层的防火材料的总质量，矿物填料占8％-15质量％。

10.根据权利要求1或2所述的部件，其中防火材料进一步包括至少一种对防火层的下述一种或多种性质进行改性的添加剂：外形美观、颜色、相对漏电起痕指数、层对抗老化的表面抗性、层的表面对化学物质的化学抗性、表面粗糙度、阻湿性、水分吸收抗性和耐磨性。

11.根据权利要求10所述的部件，其中所述化学物质为橄榄油。

12.根据权利要求1或2所述的部件，其中防火层厚度大于0.2mm。

13.根据权利要求12所述的部件，其中防火层厚度为0.3-0.8mm。

14.根据权利要求1或2所述的部件，其中热塑性聚合物包括以质量计大量的至少一种生物聚合物和/或至少一种来自回收的聚合物。

15.根据权利要求1或2所述的部件，其中该热塑性聚合物由至少一种生物聚合物和/或至少一种来自回收的聚合物构成。

16.根据权利要求1或2所述的部件，其中热塑性聚合物选自聚烯烃、聚酰胺及其掺合物。

17.根据权利要求16所述的部件，其中热塑性聚合物由聚烯烃和聚酰胺的掺合物构成，热塑性聚合物的组成与形成防火层的聚烯烃和聚酰胺掺合物接近或者相同。

18.根据权利要求1或2所述的部件，其中部件的最大尺寸小于30cm。

19.根据权利要求1或2所述的部件，其是一个电气装置或多个电气装置的箱、盒、套子、外壳。

20.根据权利要求1或2所述的部件，其是电源插头、插座、开关、电控箱、外壳、配电箱、安全照明装置、电传感器、逆变器、计时器、调光器、或运动检测器。

21.生产权利要求1-20中任一项所述部件的方法，其中通过双重注射方法，用包括聚烯烃和聚酰胺的掺合物，以及非卤化防火化合物的防火层涂敷由热塑性聚合物制成的基材的所有表面。

22.根据权利要求21所述的方法，其中注射方法使用两种材料的插入二次成型，或夹芯注射，或顺序注射技术。