TW214565B - - Google Patents

Description

經濟部屮央標準局β工消t合作社印製 gj.4565 A6 ___B_6_ 五、發明説明（1) 本發明係鼷於裡合磷酸鹽，特別是焦酸铵*也有顒於其 製造的方法，Μ及一種使用其溶液來使基材具阻燃性的方 法0 多磷酸銨溶液被用來浸漬物質，如坊嫌~品和木材，以達 到阻燃的作用，這些產品是藉著氨與多磷酸的反應而生成 ，其中的多磷酸含有例如是80-86炻的Ρ20Β，或特別地是 80.2%或82.0%的卩202 (參閲英國專利4-1 504507)。另 —產物則包括了由具有3-30之縮合程度•以及磷比氮之原 子比為1:0.5-2的多磷酸盥製成的多磷酸銨。（參閲英國 專利-Α-1069946)。這類的多磷酸包含了正一，焦一*三 一，四一，以及更高级的多磷酸，它們只是依比例地由酸 中Ρ2〇5的總含量來決定（參閲加拿大化學期刊（Journal of Cheraistry)1956年出版.2_4_，第790頁）。在英國專 利-A- 1 504507號中的酸中'，正一，焦一，三—及更高级的 i 多磷酸的量，自大約為15%，40%，25% ’及20%，而在 英國專利- A-10 6 9946號中的酸中，相對的它們的量’則各 自是在 0-15%，1-40%，2-25%，20-97 % 範圍中，已經 發琨，當英國專利- A-1504507之多磷S§銨，被用來幫肋Μ 澍脂结合之Μ木頭為基材的鑲板產品時，並不能完全滿足 耍求。 找們已發現包含有相當低含铅之其他隣酸詡的多®酸銨 ，我們發琨了如何Μ簡單的方法來製造它’以及它在用作 阳《萷方瓸的用途 因此，本發明在一方面提供了一焦磷酸銨，其中至少有 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- • .tr- 線. if 214565 五、發明説明（2 ) 70%的Ρ2〇β成分是呈焦磷酸鼸形式。 在第二方面，本發明也提供了製造焦磷酸銨的方法，在 其中第II相的固體焦磷酸•溶於ΡΗ值在6至10之間的焦磷 酸鹽水溶液中，结果形成一ρη值在5至9之la的水性液體， 然後，此液《再與氨反應，生成一 PH值在6至10之間的焦 磷酸銨溶液，其至少70%的Ρ2〇β成分是圼焦磷酸鹽形式。 在第三方面，本發明更進一步地提供了一種使一可燃基 材具有阻燃性的方法•它包括了以一含有焦磷酸銨之水溶 液，來浸消該基材，焦磷酸銨的至少有70%之Ρ2〇Β成分， 是圼焦磷酸鹽形式。浸漬之後最好將浸漬過的基材乾燥* 並加熱硬化。 此外，本發明再又進一步地提供一包含有一可燃基材及 焦磷酸銨之具阻燃性的物、質*其中的焦磷酸銨的至少有 ι 70%Ρ2〇5成分，是圼焦磷酸鹽形式。 較佳的是多磷酸銨所包含的P2〇s中，至少δ0%是焦磷酸 齧，三一和更高级的多磷酸鹽少於1 5 %，而正瞵酸鹽則少 於8 % ;更特別是有9 0 %是焦磷酸鹽，而正磷酸鹽則少於 5 %，或是較好的少於3 % 刺下的部分（較好少於5 % ) 是三一和更高级的多磷酸鹽。 經濟部中央標準沿β工消"合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 第II相固體焦磷酸是於科克一奥斯揆（K i「k - 0 t h m e r ) 之 Encyclopaedia of Chemical Technology，第二版，第 1 5冊之第2 4 1頁中被揭示。它是f£第I丨相晶棰存在下，藉 由结晶液態的磷酸而製得，該磷較好是含有7 9 . 7 %的 Y tj . - Λ -

太《 κ /? ii 丨® «定找迆 f CNS) V 4 招.柊 m 0 乂 297公 JJO 214565 A6 ___B6__ 五、發明説明（3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Ρζ〇Β(其姐成相當於Η4Ρ2〇7)。（該79.7¾的焦酸中含有 大約46%的焦《酸，20%的正磷酸，20%的三多磷酸和 14%之更高级的多磷酸）。结晶較好是存在的酸的整體固 化，一當液《擁有較佳的79.7% P2〇5成分~時，這是一棰堪 擇一，否則，也可Μ是由也含有正磷験，三多隣酸* Μ及 更高级的多瞵酸的母液中，將焦酸晶«分離出之再结晶過 程。结晶通常是在40-65 TC下進行，而Μ50- 55 =較佳， 典型的结晶溫度則是60Ρ。 在结晶的遇程中，較好是讓縮合的焦酸與—冷卻的表面 接觸•在該表面上•焦酸固化為厚的一層；另有一種情形 是焦酸结晶可以在被攪拌的冷卻酸體中形成，但是這種方 式較不好。'结晶Μ在一旋轉桶形结晶器中進行較為有利， 固體產物則堆積在旋轉桶之冷卻内壁上。 固態的第II相结晶在被、由母液（如果有的話）中分離出

I 來之後，與焦磷酸銨水溶液接觸，水溶液較好是產物的迴 流部分。溶液之起始ΡΗ值為6-10，或特別的是8-10，而结 晶與溶液之相對比例被维持在一定值’以使得當液體不再 與结晶相接觸時，最終的ΡΗ值是5-9 ，或是特別的6-8 。 經濟部屮央標準局β工消费合作社印製 接躅的方式可Μ是分批次進行，由所有的结晶與所有的溶 液接觸，或是半連續的方式進行，由溶液重涅地流經结晶 ，但較好的是連續的方式，賴由溶液流經结晶的方式，逐 满地瀝滹出焦酸。接觸時的溫度低於65 t：，例如：20-40 Ρ丨1值為5 - 9的液體，隋後被與氨混合’因而生成一 Ρ Η值 經濟部屮央標準局β工消费合作社印製 214565 A6 __B_6_ 五、發明説明（4) . 為6-10的焦磷酸銨溶液。溶液的一部分通常被娌流· Μ便 與剛生成的结晶接觸，而且較好是在冷卻之後，而剌餘的 部分則被移出成為產物。 焦磷酸銨溶液包含於其銨離子中的氮原子•與在其磷酸 盥中的磷原子之比例，通常是在卜2:1 。而1.4至1.6:1 是一特別理想的比例。 在一本發明之較佳體實腌例中，水溶液也可含有胺基甲 酸衍生物，它的每一分子中擁有至少兩個胺基。這類的添 加物能改進最後的阻燃塗料之抗瀝濾能力。可用作這樣的 添加物者，特別的有尿素，胍，Μ及雙氰胺。採用尿素則 較佳。胺基甲酸衍生物與焦磷酸鹽之比例，Κ重量來計算 時，較好是在3:1至1:1之間*而比例在1.5:1至2:1之 間則是最好。 可以用本發明方法處理'的基材包括木材，木材可包含木 頭窃板物品和木頭薄板物質，如合板，碎木屑板，中密度 _維板，Μ及其他粒子板，如硬紙板。這些粒子板包含著 被以樹脂黏结在一起的木頭碎片。特別重要的是由不同密 度之二層或更多之木頭碎屑層構成的粒子板，特別是那些 具有三明治式的结構者，它是一低密度的中間層，夾於兩 個高密度層之間。 Η痣理溶液來浸堉基材，可紹任何可用於特別形式之基 W的傳统方法來完成。因此，木材和木製品*洌如粒子板 ，可使用沒透'浸消或哨適巧技術，將水溶液刷在它 們峩面•或是利用加懕浸潢方法或洱空沒湞的方法。 ..............^ .........裝......叮.· . ·線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) VH _-R- 太K /i iA 用 Ψ 因 Μ 玄过迆（CN’S) V 4掛柊ί 210 X 297公；） 214565 Α6 Β6 經濟部屮央標準局β工消赀合作社印製 五、發明説明（，） 攙入基材中之焦磷酸銨比例，將視所需：t阻燃性，Μ及 基材之可燃性而定。 對木板和纖維板而言，希望攙入重量為1至30%，或是 較佳的5至25%的焦璘酸按（上述的百分lb，是Μ不含水 之焦磷酸銨重量，比上所談到的不含水的基材之重量之比 值來表示）。 用於浸潰步驟之焦磷酸銨水溶液的濃度，是依所採用的 浸濱方法，以及希望加在基材上的焦磷酸鹽的量而定° 一 般使用的濃度，可以是在重量比例0.5至20%，例如：10 至15%範圍内的焦磷酸銨（Μ存在的水重中五氧化二磷之 重量百分比表示）。水溶液可含有一些添加物，也就是那 些傳統上用於防火或加強木製品的阻燃性之技苞中者。 這類添加物包括，例如熟知的木頭防腐劑，如八硼酸二納 四水合物和石撖，是用來'改進產物木板之大小安定性。 I 在浸漬步驟之後，基材可Μ被乾燥，然後再加熱硬化。 浸滑過的木材可以被漸漸地加熱而乾燥，例如：由30¾至 8 0 f，時間則是例如經1 2至1 2 0小時，同時慢慢減低週圍 環境之溫度，以便使處理過的產物之水分含量，適合其預 定的最終用途。視情況需要，加熱硬化也可在一較高的溫 (例如8 0 - 1 1 0 t )進行，並多加熱一段時間（例如4 - 8 小[]夺> 。 另一種方式是，焦磷酸铵溶液可以在製造板的過程之前 或閛間，與形成粒> 板的成分混合。在此情形下’溶液的 π度可以是1 0 - 5 0 %，而Μ 2 0 - 4 0 %為較佳’ 2 5 - 3 5 %則 Μ ______._________Τ-7 ~ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 裝< -訂· 線_ 太认铬尺泞β丨Ϊ1屮因Η它抆进（CNS) 姐格（210x297公货） 五、發明説明（δ) 又更理想（ρ20β之濃度），而且可包含達瘅重5-15% ’或 是較佳的8-12%的形成板的成分。 道些板可Μ傳统的壓縮方法製成*並可含有任何可用於 這些方法中的傳统黏合樹脂*例如：尿素，寶胺’酚或間 笨二酚與醛（例如：甲醛）或氰酸酯之縮合物。 可以用本發明方法處理的其他基材包括：煽嫌和非一编 織的物質。這些典型的都是Μ纖維素為基質的基材，例如 :坊嫌缴維或细絲，如：棉花，亞麻，黃麻，hesian或再 生的纖维素物質•例如嫘繁和黏膠絲，但也可Μ是紙，紙 板或壁紙。基材可以是以嫌維素類物質和其他可與其共同 混合的纖維，或是其與例如：聚酯或尼龍，丙烯酸•醏酸 S旨，聚丙烯，絲或羊毛。這些潘維混合物可含有至少50% 之纖維素類物質·例如是70-100%，比如說是它們的 50-80 % 。 ' 坊織品的重量可Μ是50- 1000克/米2，例如是80-500克 /米2。坊織品可Κ是细毛構造或是最簡單的構造。纺織品 可Μ是素色的，或是未染色的，或是染色或印有花纹圖案 .特別是有白色或柔和的亮度者。在經浸漬前，雖然纺織 品可含有一光學增亮劑，但它通常都沒有污物，沒有一定 的大小，不含有天然的蠟和運用的塗料。 經濟部屮央標準乃β工消赀合作社印51 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 阻燃介質通常是在Ρ Η為5 - 8 ，比如：5 . 5 - 7 . 5時，以傅統 旳/i式，如：填塞•浸漬或噴漉，來塗覆在基材上，吸收 的水分通常在5 0 - 1 5 0 %，例如是§ 0 - 1 0 0 %。在乾燥之前， 汜己擠掉了多餘液體之後·加上的缌固體1通常是在1 0 - Y μ ς 修正 L^J;： ^ a6 一- ^ B6 五、發明說明（，Y) Μ%，例如：25-30% (造是以起初不含水的纺織品重量來 計算）。在浸潢之後，基材随後被乾堞，比如說，對纺織 品類基材，通常是在80-120 °C下加熱2至40分鐘，例如： 可W是2-10分鐘。乾埭可Μ在任何傳統的乾墚器中進行， 例如：展幅機之加壓空氣乾煉器。乾煉後，固體所增加的 量通常是8-25%，例如是：10-20% (這是Μ纺織品原來的 重量來計算L 。 乾埭後的基材隨後被硬化，例如：鞴著在120-170TC間加 熱，溫度例如是：130-170¾，比如說，在140-170 1C或 147-170 t：下，加熱6-0.5或5-0.5分鐘。避免同時使用較 長的加熱時間，和較高的溫度，以避免降低任何發生裡色 的傾向。 較佳的溫度是147-165 TC，比如說是147-160 υ或147 -1551C，並加熱6-0.5分鏡，例如是5-2分鐘，特別是當胺 基甲酸衍生物對焦磷酸鹽之比例較高時。為了要降低會有 任何顔色形成的危險，特別是當胺基甲酸衍生物對焦$酸 鹽之比例較低時，經乾嫌的基材·Μ在120-1 47 1C下藉加 熱6至0.5分鐘Μ硬化為較佳。避免同時採用較長的加热時 間，和較高的溫度，Μ便降低任何褪色發生的傾向。較佳 的溫度是 120-142TC，例如是 124-142X：或 128-138C，加 熱時間則為6.0-0.5分鐘，如6-1.5.分鐘，而在138-147 t 的溫度下，加熱時間可為3.5-0.5分鐘，例如是138-142 1C 或 142-147 X：下，加热 3.5-0.5 分鐘。在 130-140 1C 下， 加熱時間4-2分鏟，例如說3.5-2.5分鐘，如此硬化是較佳 二 · 9 - 甲 4 (210X297 公簷) (請先Mi*背面之注意事項再瑱寫本頁) .¾. ···打. .線· 214565 五、發明説明（8) 的。 在147-170 1C下，而且胺基甲酸衍生物對焦磷酸鹽之比 例較高時進行硬化，比起在較低溫度，焦磷酸鹽之比例也 較高，其在浸漬洛中的含置較高的情形化時*硬化的 效率較高，但後者之裡色傾向較低，特別是當基材為白色 或柔和色的纖維時。 硬化，通常是連鑛的操作，可Μ藉下列諸方式進行，幅 射，例如：紅外線加熱，或是Μ蒸汽和/或熱空氣噴出經 過基材，或噴在基材上以加熱，或是讓基材與在垂直煙囟 中之加熱過的金屬榷接觸，但較佳的情況是，硬化是藉著 以熱空氣接觸基材表面之加熱方式進行，而且較好是兩面 都加熱，以確保加熱之均匀。因此，較好是讓基材在一展 幅機上•連續地逋過一溫度被控制穩定下的烘箱，在烘箱 中，加熱過的空氣，流經'遇基材之頂面和底面，展幅機能 最均勻地硬化基材，並且極少有燒焦情形。在使用展幅機 烘箱時，基材的硬化溫度，大致上與加熱過的空氣流相同 。通常在硬化快结束時，讁冷空氣流羥，或引經基材，以 (¾迅速將它冷卻。 經濟部屮央橾準沿A工消t合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 砰丨b過的坊織品，由於经塗抹處埋，通常固體含量佔6 -2 5 %，例如是8 - 2 0 % ·而且通常含有0 . 5 - 5 %的磷，例如 足〇 · 5 - 4 %的磷，而較好的是含有1 - 3 %的磷或2 - 4 %的磷 Ui抹過的纺織品•比起沒有處理過的埜材，可燃性降低 J' ’並可通過點火源為Ο和1之B S 5 3 5 2測試」 先前使用的多磷酸銨，是由中和多磷酸而製得的。製造 大κ 冷 is m Ψ ta M ¢1¾诅（CNS) 组柊（210x297公货） 經濟部中央標準局β工消费合作社印製 21456^ A6 _B6_ 五、發明説明（9) 具有適當形式之此物質的唯一有效方法，涉及將五氧化二 磷加入水中，或是再稀釋纯化的磷酸*或稀釋酸的濃度。 從時間和成本的覼點來看，這兩種方法都非常昂貴，而它 們都無法直接使用很容易獲得，而且便宜^多的在涅的方 法（大約70%之Ρ2〇β含量）中所用的酸。 相反地，在本發明中•製造的方法是藉著一结晶遇程來 進行，該结晶過程也可用來純化瞵酸鹽，所Κ本發明可更 有效地使用一較低级，而且濃度較低的物質，因而產生了 一立即的優點。 該物質也有利地是與傳统的多磷酸銨有藺，在其中它擁 有固定的姐成，與起初製備的酸之精確ρ2〇5含量無闞。因 而也大幅地提昇並簡化了品質之控制。 由茛施例中可看出，當以重量/重量之方式來計算時， 焦磷酸銨至少是與多磷酸筘一樣有效的，因此，當在處理 基材時*不再加人額外的磷。 本發明被以下面的寊施例說明，其中，除非另外指定， 否則所有的分和比例都是以重量對重量來計算。 質.1趾1 2 5 0分之液體磷酸（7 9 . 6 % Ρ 2 0 5 )於6 0 下，被放人一 可旋轉並Μ水冷卻的圓茼形容器中 '加入2.5分之第Η相 婼磷酸，然後開始旋轉並冷卻，1 4小時後，结晶完全。 將焦磷酸銨溶液（大約30% P2〇5 ; ΡΗ 7 )唱瀾在固化的 辟ί:.，多餘的液體則被收集在另一容器中。倥制哨灑率， W丨史多餘的溶液流溫度保持在大約3 0 :(〕，ΡΗ值則大於5 . 5 _'/ Μ _ - 1 Τ - 太《.ί&κ /ί ii m + Κ Η 宏鸩谁（CNS)甲 4捣格（2’1〇><297公货） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 線- 214565 A 6 B6 五、發明説明（ίο) (請先閲讀背面之注意事項晃填寫本頁) 。藉著加入水和氨，將收集到的液體之Ρ2〇Β的含量，保持 在大約30% · ΡΗ值則為7。一部分的液腰則被連鑛地垣流 至噴灝器。喷濺一直持鑛進行到所有的酸都溶解為止。 產物之？11值為7.1(在2.5%溶液上測量），？2〇5的含量 為29.5%，並且在其所含有的Ρ2〇5中*只有1.4 %是正磷 酸體。 啻施例2 经烤箱乾煉（105 1C，隔夜）之木心碎屑（1350克）被 置於一槽形混合器中，再先後被噴漏上由二苯基甲烷-4, 4·-二異氰酸酯（81克）溶於水（52克）中所構成的懸浮 液，以及焦磷銨溶液（150克：29.47%Ρ2〇5; Ν:Ρ莫耳比 = 1.486;正磷酸形式的 P2〇s = l.38 %;ΡΗ 6.7;比重=1.32 )，而形成床墊姐合物（10%含水量）。此姐合物在180 ;C下，被壓縮成大小為40'0毫米Χ400毫米Χ12毫米的板 子。 使用完全相同的製造方式’但使用的床墊组合物中包含 的是缌量135克的水，而沒有水和磷酸鹽溶液•與這樣製 得的板子比較之下，前面的板子表現出略微增加的阻燃能 ;/j (依照B S 4 7 6的第7部分測量），與使用相同量的多磷 的箝之比較用的處理结果大致相當。 經濟部屮央榣準沿A工消设合作社印製 it理過的板子具有7 7 0 土 4 0 (多磷酸詡）和7 4 0 土 4 0 (焦 砬酸盥）K p a之内部鐽值|而且二者的密度都在7 0 0 ± 2 0公 斤/米2。 ,

罚_.疵..H A 6 B6 59% 27% 14¾ 214565 五、發明説明（T1) 一混合物包含： 焦磷酸銨溶液（如用於實施例2中者） 尿素 Μ及水 ，它被混合製成，並被用來處理下列妨織品： A 普通方式編嫌，並在大捅内印花纹的棉花，重240克 /米2 B 普通方式编嫌，並在大桶内印花纹的黏膠絲，重260 克/米2 C 60 :40棉花/聚酯编嫌物，重380克/米2 在除去了多餘的液之後·吸收的水分達 26-28%。每一 纺織品随後都在110TC下被乾烽，並在150t：下被烘烤3分 鐘而加以硬化。 在與以相似的等量之多媚酸銨處理過的樣品比較之下， ι 這些樣品在亮度或處理上並沒有表現出不同之處，而且都 通過了使用點火源0和1之BS5852測驗。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 經濟部屮央標準局A工消"合作社印製 Η

Claims (1)

1. A7 B7 C7 D7 六、申請專利範a (請先閑讀背面之注意事項再填窝本页} 1. 一種主要由焦磷酸銨構成之組合物*其特撒為:該组合 物中，至少有80¾，較佳為至少90%的《{是K焦磷酸鹽 形式存在，不到15% ·較佳為不到5%的磷是Μ三多磷 酸盥或更高級的多磷酸鹽之形式存在，而以正磷酸鹽的 形式存在的磷則少於8%，較佳為少於5%，而Μ少於 3 %為更佳。 2. 一種用來製造如申請專利範圍第1項的姐合物的方法， 其特JSL^·:固態的第E相焦磷酸，溶解於PH值在5至9 其焦磷酸銨中的磷，至少 法，其特榭為 磷酸銨溶液之 法，其特渤為 子中）*和磷 1 : 1至2 : 1之間 中任一項的方 種或多種胺基 2個胺基。 法，其特激為 Μ重量來計算 在 1 . 5 : 1 至 2 : _:在該水性 ΡΗ值，在6 焦碟酸銨 原子（於 ，較佳是在 法，其特谢 甲酸衍生物 該胺基甲 時，是在 1之間。 反應，生成一焦磷酸銨溶液· 有7 0%是Μ焦磷酸鹽形式存在 3. 根據申請專利範圃第2項的方 液體與氨反應之後*所得的焦 至10的範圍之内。 4. 根據申請專利範团第2項的方 溶液所含的氮原子（於ΝΗ，離 Ρ0^3-離子中）之比例是在由 1.4 : 1 至 1 . 6 : 1 之間。 5. 根據申請專利範圍第2至4項 為_:該水性液體另外包含有一 ，衍生物的每個分子至少具有 經濟邡中央標準局印焚 6. 根據申請專利範圍第5項的方 酸衍生物與焦磷酸銨之比例， 3:1垄1:1如範圍内，較佳是 ΥΗ f 4 (210X297公尨） A7214565 g D7 六、申請專刊範® 7. 根據申請專利範圍第5或6項之方法，甚接激為:該胺 基甲酸衍生物是尿素、胍和雙氰胺。 ................................(..............…装........................>.....打......(....................緣 (請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) 绥濟部中央標準扃印裝 YH -2- 甲4(210X 297公尨）