PT931120E - Composicao ignifuga sem halogeneo fio ignifugo com esta e estrutura textil ignifuga compostando tais fios - Google Patents

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Isabelle Broutier
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Description

86 752 ΕΡ Ο 931 120/ΡΤ
DESCRICÀO “Composição ignífuga sem halogéneo, fio ignífugo com esta e estrutura têxtil ignífuga comportando tais fios” A presente invenção refere uma composição ignífuga, compreendendo um agente intumescente, destinada a ser aplicada num substrato, por exemplo, fios ou estruturas têxteis, a fim de os tomar mais resistentes ao fogo. A presente invenção será mais detalhadamente descrita em relação à não inflamabilidade de fios e estruturas têxteis e as exigências de não inflamabilidade de tais fios e estruturas têxteis. E já conhecida, por exemplo pela patente americana US-A-3 934 066, a aplicação, por exempio por impregnação, de um agente intumescente num suporte poroso e a incorporação ou aplicação do dito suporte tomado ignífugo a substratos combustíveis a fim de os tomar não inflamáveis. O agente intumescente compreende compostos solúveis ou dispersíveis em água, nomeadamente um composto ácido forte, termodegradável, por exemplo, o ácido fosfórico e um composto poli-hídrico carbonado, por exemplo, o pentaeritritol.
Uma descrição bastante detalhada do funcionamento e da composição de sistemas intumescentes é publicada no artigo do jornal francês intitulado “Plastiques Modemes, Dossiers Additifs, Aôut 1994” e o artigo publicado em “Flame Retardants ‘94”. No entanto e como sublinhado neste documento, a aplicação efectiva destes agentes, relativamente à larga escolha possível, tem sido, até ao presente, muito limitada.
De forma geral, tais agentes intumescentes são igualmente conhecidos em associação com matérias plásticas. A patente americana US-A-4 256 786, por exemplo, descreve uma composição ignífuga por impregnação de uma espuma à base de matéria plástica ou a sua associação com uma camada têxtil, nomeadamente uma espuma de poliuretano com um tecido em algodão. As composições são obtidas preparando uma pasta aquosa comportando carvão activado, um polifosfato de amónio, um pentaeritritol e um ligante, que pode ser uma resina acrílica. Tais resinas são utilizadas em parte minoritária da composição ignífuga, sendo incorporados outros compostos (por exemplo, carvão activo, copolímero esterificado de anidrido maleico e de estireno, CMC), que podem aumentar a inflamabilidade da composição ignífuga. Além disso, as composições descritas neste documento não podem ser utilizadas para tomar ignífugos os produtos que estão expostos às intempéries, dado que apresentam problemas de retenção de humidade.
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Além disso, a patente americana US-A-5 185 103 descreve uma composição intumescente, para tomar ignífugos os cabos eléctricos, compreendendo um polímero orgânico, polifosfato de amónio (APP), e um poliol(alquilcarbonato). O polímero orgânico é insolúvel na água e, geralmente, termoplástico, por exemplo, polietileno, polipropileno, EVA e poliésteruretanos. A composição é obtida pela simples mistura dos diferentes compostos a uma temperatura suficiente para que o polímero orgânico esteja no estado líquido (geralmente entre 125°-300°C, de preferência entre 150°-200°C). No entanto, estas composições mostraram-se insuficientes em termos de não inflamabilidade. O documento US-A-4 265 963 descreve composições ignífugas compreendendo uma resina líquida reticulável, um agente reticulante líquido e um agente de enchimento ou expansão à base de amina. A resina líquida reticulável é um copolímero de açúcar redutor apresentando grupos fosfatos ácidos e grupos fenólicos repetidos. O agente de enchimento pode ser a monoetanolamina. a dietilamina e a morfolina e o agente reticulante é um formaldeído, nomeadamente um formaldeído ureico.
Na' descrição e reivindicações e de acordo com as definições dadas nos artigos precedentes, os termos e expressões indicadas junto têm os significados seguintes: - “um composto ácido forte termodegradável” é um composto que liberta um ácido forte, quer só, quer “in situ” a partir de um precursor, a temperatura elevada, quer dizer, entre cerca de 100°C a cerca de 250°C; - “um composto poli-hídrico carbonado” é um composto geralmente seleccionado nas diferentes classes de carbohidratos e que apresenta uma quantidade relativamente elevada de carbono e muitos pontos hidróxilos; - “um agente de enchimento ou expansão” é um agente distinto do composto ácido forte e do composto poli-hídrico carbonado que liberta gases não inflamáveis, tal como CO, e NH3, ao longo da sua degradação térmica e que participam no efeito intumescente formando uma estrutura expandida carbonada; estes compostos são geralmente aminas ou amidas.
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EP 0 931 120 /PT 3 O problema técnico que se colocou à requerente foi o de obter uma composição ignífuga compreendendo uma fracção ligante e um agente intumescente, preservando ou melhorando as propriedades de agente intumescente, sem. no entanto, alterar as propriedades de base da fracção ligante, por exemplo, a sua termo-soldabilidade e/ou a sua resistência à retenção de humidade, o que permitiria aplicá-la a substratos, tais como fios técnicos ou estruturas têxteis, nomeadamente, tecidos técnicos, por exemplo, sob a forma de estores e obter uma resistência melhorada ao fogo destes produtos. A requerente estudou assim tais composições e verificou que a solução do problema colocado adiante reside na necessidade de partir de uma fracção ligante, tendo ela mesma uma não inflamabilidade mínima em combinação com uma certa relação ponderai entre o composto ácido forte termodegradável e o composto poli-hídrico carbonado, o que permite conferir uma ligeireza quanto à quantidade e à composição do agente intumescente a utilizar.
Em consequência, um objecto da presente invenção refere uma composição plástica ignífuga sem halogéneo, aplicável a um substrato, compreendendo uma fracção ligante ligando a dita composição, e um agente intumescente constituído por um composto ácido forte, termodegradável e um composto poli-hídrico carbonado. A composição é mais particularmente caracterizada por fracção ligante, enquanto tal, ter um índice limite de oxigénio (ILO) pelo menos igual a 25% e o agente intumescente ser constituído, essencialmente, pelo dito composto ácido forte e o dito composto poli-hídrico carbonado, com exclusão dos polióis(alquilcarbonato), apresentando o extracto seco da composição uma relação ponderai entre o dito composto ácido forte e o dito composto poli-hídrico carbonado compreendida entre 1,5 e 2 e, de preferência, de 1,85.
Com efeito, a requerente verificou que esta relação em combinação com o índice limite de oxigénio da fracção ligante era importante para assegurar a obtenção de um produto acabado, por exemplo, um fio tomado ignífugo e tecido têxtil, apresentando as características necessárias para, por exemplo, o fabrico de estores. Em particular, verificou-se que se se descer abaixo do valor de 1,5 os produtos tomados ignífugos com esta composição apresentam uma retenção de humidade demasiado importante e são difíceis de trabalhar. Além disso, verificou-se que se a relação ultrapassar o valor de 2, encontrar-se-ão, por exemplo, dificuldades de revestimento da composição nos fios e a intumescência toma-se insuficiente. A presente invenção permite também dispensar qualquer outro agente ignífugo, nomeadamente tóxico, como a melamina.
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Um outro objecto da presente invenção é um fio compósito ignífugo compreendendo um núcleo em material sem halogéneo e uma bainha em matéria plástica, sendo a composição da dita matéria plástica idêntica à composição ignífuga de acordo com a definição dada abaixo. Este fio compósito ignífugo pode ser obtido, de preferência, por revestimento do núcleo com uma tal composição ignífuga. O núcleo pode ser de natureza diversa, por exemplo, um fio em matéria mineral ou orgânica, de origem natural ou sintética, tal como vidro, poliéster, poliamida, polipropileno, polietileno, e sem halogéneo ou composto halogenado.
Num modo de execução preferido deste objecto, o fio ignífugo apresenta um índice limite de oxigénio medido de acordo com a norma NF G 07128 compreendido entre cerca de 40% e cerca de 50%, de preferência igual a 45%, e uma taxa de expansão intumescente compreendida entre cerca de 30% e cerca de 60%, de preferência igual a 50%.
Um terceiro objecto da presente invenção é uma estrutura têxtil, agregando ou entrançando fios ignífugos anteriormente definidos.
Um quarto objecto da presente invenção é uma estrutura têxtil compósita tomada ignífuga, compreendendo um suporte fibroso sem halogéneo e, pelo menos, uma camada ou película revestindo o suporte fibroso, sendo a dita camada ou a dita película idêntica à composição ignífuga anteriormente definida. Estruturas têxteis deste tipo podem ser, por exemplo, tecidos técnicos, estruturas nào-tecidas e estruturas tricotadas servindo, por exemplo, para fabricar estores, cortinas e semelhantes. A composição ignífuga de acordo com a presente invenção pode apresentar-se sob qualquer forma apropriada, quer seja sob a forma de mistura sólida, fundida ou líquida. Contudo e de forma preferencial, a composição ignífuga apresenta-se sob a forma de uma dispersão aquosa. A fracção ligante é, de acordo com um modo de execução preferido da invenção, constituída por um polímero tendo, enquanto tal, um índice limite de oxigénio (ILO) pelo menos igual a 25%.
De acordo com um outro modo de execução preferido da invenção, a fracção ligante compreende um polímero que tem, enquanto tal, um índice limite de oxigénio (ILO) inferior a 25% e um adjuvante para tomar ignífugo, por exemplo, um produto fosforado anorgânico. Um tal composto está comercialmente disponível, por exemplo junto da sociedade THOR. 5 86 752 ΕΡ Ο 931 120/ΡΤ
Este adjuvante para tomar ignífugo pode ser também um hidróxido de alumínio ou um composto organo-fosforado. É contudo necessário notar que este adjuvante é sempre diferente e distinto dos compostos que constituem o agente de intumescência e, nomeadamente, do composto ácido forte termodegradável. O polímero da fracção ligante nào está limitado a um polímero em particular desde que preencha a função de ligante da composição ignífuga. Preferencialmente, o ligante polímero é um poliuretano ou um polímero acrílico, caso em que a fracção ligante comporta um adjuvante de não-inflamabilidade.
De preferência, o composto ácido forte termodegradável é seleccionado no grupo consistindo em ácidos fosfóricos, ácidos bóricos ou um sal destes últimos que apresente um catião volátil e, de preferência, o polifosfato de amónio. Com efeito, o agente fonte de ácido é seleccionado para pode desidratar de forma eficaz o agente fonte de carbono a partir de uma determinada temperatura ou em presença de uma chama e para libertar o ácido abaixo da temperatura de decomposição do agente fonte de carbono. Os sais de catião volátil destes ácidos são frequentemente utilizados, dado que permitem libertar o ácido em zonas de temperatura próximas da temperatura de inflamação do substrato a tomar ignífugo. O composto poli-hídrico carbonado é de preferência um amido ou álcool poli-hídrico e. mais preferencialmente, o pentaeritritol. Com efeito, estes agentes contêm uma quantidade relativamente elevada de carbono e muitos pontos hidróxilos, o que favorece a formação de um resíduo expandido importante.
De acordo com um modo preferido de execução da presente invenção, o agente intumescente não comporta praticamente nenhuns agentes de enchimento ou expansão além do composto ácido forte e/ou o composto poli-hídrico carbonado. Com efeito, este não é obrigatório para a formação de uma estrutura carbonada expandida dado que a reacção única do composto ácido forte termodegradável com o composto poli-hídrico carbonado pode libertar gás suficiente para expandir o resíduo de carvão.
De forma preferencial, o extracto seco da composição ignífuga pode ser constituído, em peso, por: - de 30% a 50% de poliuretano; - de 20% a 40% de polifosfato de amónio; - de 10% a 30% de pentaeritritol.
86 752 ΕΡ Ο 931 120 / ΡΤ 6
Mais preferencialmente, ο extracto seco da composição anterior é constituído, em peso, por 42,85% de poliuretano, por 37,15% de polifosfato de amónio e por 20% de pentaeritritol.
De acordo com um outro modo de execução preferido da invenção o extracto seco da composição ignífuga pode ser constituído, em peso, por: - de 35% a 45% de polímero acrílico; - de 15% a 35% de polifosfato de amónio; - de 10% a 15% de pentaeritritol; - de 10% a 30% de adjuvante de não inflamabilidade.
Neste caso, o extracto seco da composição é, mais particularmente, constituído, em peso no estado seco, por: - de 42,11% de polímero acrílico; - de 25,30% de polifosfato de amónio; - de 13,64% de pentaeritritol; - de 18,95% de adjuvante de não inflamabilidade.
Os exemplos seguintes permitirão compreender melhor as vantagens da composição ignífuga de acordo com a invenção ao mostrar os valores de ILO medidos em conformidade com a norma francesa NF G 07128, a taxa de expansão e a retenção de humidade que a requerente obteve para as formulações reivindicadas. O valor índice limite de oxigénio (ILO) foi obtido de acordo com o método definido na norma NF G 07128, a retenção de humidade é a obtida num fio em meio húmido após 4 h a 100% de humidade e a 20°C e a taxa de expansão corresponde à percentagem de expansão obtida após despoletamento do sistema intumescente. O Quadro 1 seguinte fornece dois exemplos de uma composição ignífuga de acordo com a presente invenção com uma fracção ligante à base de uma mistura de dispersões aquosas de resinas acrílicas puras reticuláveis, vendidas sob o nome PLEXTOL® DV440 e PLEXTOL® NV604 pela sociedade ROHM. As percentagens de componentes fornecidas são percentagens ponderais do extracto seco. 7 86 752
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Quadro 1
Exemplo 1 Exemplo 2 Acrílicos (ligante) 40,15 53,1 Aditivos 1,8 1,98 Polifosfato de amónio 24,06 16,4 Pentaeritritol 16,06 8,85 Adjuvante de não inflamabilidade 17,93 19,67 ILO Acrílicos 22,3% 22,3% ILO Acrílicos + Adjuvante de não inflamabilidade 26,3 26,3 ILO sobre películas realizados no laboratório 34% 44,00% Taxa de expansão sobre fio revestido 65,90% 43,50% Retenção de humidade 1 h = 2,76% lh = 2,23%
Quando das experiências efectuadas com uma relação ponderai entre o dito composto ácido forte e o dito composto poli-hídrico carbonado de 4, verificou-se que a taxa de expansão era somente de 10%, o que é largamente insuficiente para um fabrico de tecidos técnicos, tais como estores.
Lisboa, 16. JUL 2001
Por Chavanoz Industrie 0AGE®M^L-
Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind-Rua das Flores, 74*4." 1200-195 LISBOA
J

Claims (17)

  1. 86 752 ΕΡ Ο 931 120/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1. Composição plástica ignífuga sem halogéneo, aplicável a um substrato, que compreende uma fracçào ligante ligando a dita composição e um agente intumescente constituído, pelo menos, por um composto ácido forte, termodegradável e um composto poli-hídrico carbonado, caracterizado por a fracçào ligante. enquanto tal, ter um índice limite de oxigénio (ILO) pelo menos igual a 25% e o agente intumescente ser constituído essencialmente pelo dito composto ácido forte e o dito composto poli-hídrico carbonado, excluindo polióis(alquilcarbonato), apresentando o extracto seco da composição uma relação ponderai entre o dito composto ácido forte e o dito composto poli-hídrico carbonado compreendida entre 1,5 e 2 e, de preferência, de 1,85.
  2. 2. Composição de acordo com a reivindicação 1. caracterizada por a fracçào ligante ser constituída por um polímero tendo, enquanto tal, um índice limite de oxigénio (ILO) pelo menos igual a 25%.
  3. 3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a fracçào ligante compreender um polímero tendo, enquanto tal, um índice limite de oxigénio (ILO) inferior a 25% e um adjuvante de não inflamabilidade, diferente do composto ácido forte, por exemplo, um composto fosforado inorgânico.
  4. 4. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por se apresentar sob a forma de uma dispersão aquosa.
  5. 5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o polímero da fracçào ligante ser um poliuretano ou um polímero acrílico, caso em que a fracçào ligante comporta um adjuvante de não inflamabilidade.
  6. 6. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o agente intumescente não comportar praticamente agente de enchimento ou expansão para além do composto ácido forte ou o composto poli-hídrico carbonado.
  7. 7. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o composto ácido forte termodegradável ser seleccionado de entre o grupo consistindo nos ácidos fosfóricos, ácidos bóricos ou um sal destes últimos apresentando um catião volátil e, de preferência, o polifosfato de amónio.
    86 752 ΕΡ Ο 931 120/ΡΤ
  8. 8. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o composto poli-hídrico ser um amido ou álcool poli-hídrico e, mais preferivelmente, o pentaeritritol.
  9. 9. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o extracto seco ser constituído, em peso, por: - de 30% a 50% de poliuretano; - de 20% a 40% de polifosfato de amónio; - de 10% a 30% de pentaeritritol.
  10. 10. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o extracto seco ser constituído, em peso, por 42,85% em poliuretano, por 37,15% de polifosfato de amónio e por 20% de pentaeritritol.
  11. 11. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o extracto seco ser constituído, em peso, por: - de 35% a 45% de polímero acrílico; - de 15% a 35% de polifosfato de amónio; - de 10% a 15% de pentaeritritol; - de 10% a 30% de adjuvante de não inflamabilidade.
  12. 12. Composição não inflamável de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o extracto seco ser constituído, em peso: - de 42,11% de polímero acrílico; - de 25,30% de polifosfato de amónio; - de 13,64% de pentaeritritol; - de 18,95% de adjuvante de não inflamabilidade.
  13. 13. Fio compósito ignífugo compreendendo um núcleo em material sem halogéneo e uma bainha em matéria plástica, caracterizado por a dita matéria plástica ser idêntica à composição não inflamável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
  14. 14. Fio compósito ignífugo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por ser susceptível de ser obtido por revestimento com uma composição não inflamável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12. / * 86 752 ΕΡ0 931 120/PT 3/3
  15. 15. Fio compósito ignífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizado por apresentar um índice limite de oxigénio medido de acordo com a norma NF G 07128 compreendido entre cerca de 40% e cerca de 50%, de preferência igual a 45% e uma taxa de expansão intumescente compreendida entre cerca de 30% e cerca de 60%, de preferência igual a 50%.
  16. 16. Estrutura têxtil agregando ou entrançando fios de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, 14 e 15.
  17. 17. Estrutura têxtil compósita tomada ignífuga, compreendendo um suporte fibroso sem halogéneo e, pelo menos, uma camada ou película revestindo o suporte fibroso, caracterizada por a dita camada ou a dita película ser idêntica à composição não inflamável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12. Lisboa’ 16. JUL. 2001 Por Chavanoz Industrie - O AGENTE OFICIAL -
    V. Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. 0{. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4.° 1200-195 LISBOA
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