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Die Erfindung betrifft Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltende Polyolefinerzeugnis- se, die durch thermoplastische Verarbeitungsverfahren hergestellt worden sind und eine hohe Flammfestigkeit besitzen.
Der Zusatz von anorganischen oder organischen Flammschutzmitteln zur Verbesserung der Flammfestigkeit von Polyolefinen ist bekannt (EP 0 251 161 A2).
Polyolefinrezepturen mit Halogen enthaltenden Flammschutzmitteln wie Tris(tribrom- neopentyl)phosphat (JP 11 255 970 A1 ), Tetrabrombisphenol-bis(2,3-dibrompropyl)ether (JP 11 255 969 A1) oder Hexabromcyclododecan (JP 2000 143 885 A1) besitzen eine hohe Flammfestigkeit, von Nachteil ist jedoch die Wechselwirkung geringer Anteile an Bromwasserstoff, der bei höheren Verarbeitungstemperaturen durch partielle Zersetzung der Flammschutzmittel gebildet wird, mit eingesetzten HALS-Stabilisatoren, was zu einer Herabsetzung der UV-Stabilität der Erzeugnisse führt.
Kristallwasser abgebende Flammschutzmittel wie Magnesiumhydroxid (EP 1 106 648 A1; JP 2001 122 982 A1) haben keinen negativen Einfluss auf die Stabilisierung von Polyolefinen, von Nachteil sind jedoch die erforderlichen Zusatzmengen in Polyolefinkompounds über 35 Masse%, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Erzeugnisse gegenüber Flammschutzmittelfreien Zusammensetzungen führt.
Bekannt sind weiterhin Flammschutzmittelzusammensetzungen für Polyolefine, die 42 Masse% Ammoniumpolyphosphat, 16 Masse% Polyamid-6 und 5 Masse% Melamincyanurat (JP 2000 327 854) oder 30 Masse% Ammoniumpolyphosphat, 3 Masse% Melamincyanurat und 1 Masse% Zinkborat (JP 2000 160 031 A1), jeweils bezogen auf die eingesetzten Polyolefine, enthalten, um beim UL 94-Flammtest einer Einstufung V-0 zu entsprechen. Ebenfalls bekannt sind Flammschutzmittelzusammensetzungen für thermoplastisch verarbeitbare Polymere aus Bläh- graphit, Phosphaten, mehrwertigen Aminoverbindungen und mehrwertigen Alkoholen (EP 302 987 A1 ), aus Borsäurekomplexen von mehrwertigen Alkoholen, Ammoniumpolyphosphat und Melamin (EP 637 608 A2) sowie aus Ammoniumpolyphosphat, Melamincyanurat und mehr- wertigen Alkoholen (JP 2001 011253).
Von Nachteil bei den bekannten Rezepturen ist jedoch die Korrosionswirkung der Flammschutzmittelzusammensetzungen bei der Schmelzeverarbeitung auf Grund des hohen Anteils der Mischungen an Ammoniumpolyphosphat sowie die begrenzte Be- ständigkeit der gebildeten Krusten im Brandfall.
Ziel der Erfindung bilden Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltende Polyolefiner- zeugnisse, die eine hohe Flammfestigkeit besitzen und bei deren Herstellung durch Schmelzever- arbeitung nur eine geringe Korrosion der Verarbeitungsmaschinen erfolgt.
Die erfinderische Aufgabe wurde durch Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltende Polyolefinerzeugnisse gelöst, wobei die Polyolefinerzeugnisse erfindungsgemäss aus 65 bis 78 Masse% Polyolefinen und 22 bis 35 Masse% intumeszierenden Flammschutzmittelzusammen- setzungen aus a) 45 bis 68 Masse% Ammoniumpolyphosphat, b) 15 bis 30 Masse% Treibmitteln vom Typ Aminotriazine, c) 15 bis 30 Masse% Krustenbildnem vom Typ Aminoplaste, modifizierte Aminoplaste, oder
Mischungen aus 40 bis 95 Masse% Aminoplasten und/oder modifizierten Aminoplasten und 5 bis 60 Masse% C4-C16-Polyalkoholen, und d) gegebenenfalls 7 bis 20 Masse% Schichtsilikaten bestehen, wobei die Treibmittel b) und/oder die Krustenbildner c) vollständig oder partiell intercaliert in den Zwischenschichten der Schichtsilikate vorliegen können.
Beispiele für die Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltenden Polyolefinerzeugnisse sind Polyolefinhalbzeuge wie Folien, Schaumfolien, Platten, Profile, Rohre, Fasern, Vliese, Be- schichtungen und Laminate oder Polyolefinformstoffe, die durch Spritzgiessen, Blasformen oder durch Rotationsformen hergestellt worden sind.
Die Polyolefine in den Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltenden Polyolefiner-
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a-Olefinen mit 2 bis 18 C-Atomen vom Typ lineare und/oder verzweigte Polyethylen-Homo- und/oder -Copolymere, Cycloolefin-Ethylen-Copolymere, Polypropylen-Homopolymere, statistische Propylen-Copolymere, Propylen - Blockcopolymere, statistische Propylen-Blockcopolymere, isotak- tisches Polybuten-1 und/oder 4-Methylpenten-1-Homo- und/oder -Copolymere.
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Zur Kompatibilisierung der Flammschutzmittelzusammensetzungen in den Polyolefinerzeugnis- sen können den eingesetzten Polyolefinen bei der Herstellung der Polyolefin-Halbzeuge oder -Formstoffe 0,05 bis 2 Masse%, bezogen auf die eingesetzten Polyolefine, Säure-, Säureanhydrid- und/oder Epoxid-Gruppen enthaltende Olefin-copolymere und/oder Olefinpfropfcopolymere, bevor- zugt Ethylen-Butylacrylat-Acrylsäure-Terpolymere mit einem Acrylsäuregehalt von 0,1 bis 2 Mas- se% oder Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropylen mit einem Maleinsäureanhydrid-gehalt von 0,05 bis 0,5 Masse% zugesetzt werden.
Das in den Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltene Ammoniumpolyphosphat be- wirkt eine Verkokung der in den Rezepturen enthaltenen Aminoplaste, modifizierten Aminoplaste und gegebenenfalls C4-C16-Polyalkohole unter Krustenbildung, die ein Abtropfen der Polyolefine im Brandfall verhindert.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltenden Treibmittel vom Typ Amino- triazine sind bevorzugt Melamin, Ammelin, Ammelid, Metern, Melon, Melam, Benzoguanamin, Acetoguanamin, Tetramethoxymethylbenzoguanamin, Caprinoguanamin und/oder Butyroguana- min, besonders bevorzugt Melamin, sowie deren Salze mit anorganischen und/oder organischen Anionen, besonders bevorzugt Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide, Sulfate, Phosphate, Borate, Silikate, Cyanurate, Tosylate, Formiate, Acetate, Propionate, Butyrate und/oder Maleinate.
Die Treibmittel in den Flammschutzmittelzusammensetzungen bewirken eine Verschäumung der Flammschutzmittel enthaltenden Polyolefinerzeugnisse an der Oberfläche bei Hitzeeinwirkung, wobei die thermische Leitfähigkeit der Polyolefinerzeugnisse stark herabgesetzt und dadurch die Flammfestigkeit erhöht wird.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltenden Krustenbildner vom Typ Ami- noplaste sind bevorzugt Melaminharze, Hamstoffharze, Ethylenharnstoffharze, Cyanamidharze, Dicyandiamidharze, Guanaminharze, Sulfonamidharze, Polycarbonylpiperazinharze und/oder Anilinharze. Besonders bevorzugt werden Melaminharze.
Beispiele für die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Krustenbildner enthalten- den Melaminharze sind Polykondensate aus Melamin bzw. Melaminderivaten und C1-C10-Aldehy-
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triazin sein können, weiterhin Ammelin, Ammelid, Metern, Melon, Melam, Benzoguanamin, Acetoguanamin, Tetramethoxymethylbenzoguanamin, Caprinoguanamin und/oder Butyroguanamin sein
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Acrolein, Furfural, Glyoxal und/oder Glutaraldehyd, bevorzugt Formaldehyd, sind.
Beispiele für die den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Aminoplaste enthaltenen Harnstoffharze sind neben Hamstoff-Formaldehyd-Harzen ebenfalls Mischkondensate mit Pheno- len, Säureamiden oder Sulfonsäureamiden.
Beispiele für die den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Aminoplaste enthaltenen Guanaminharze sind Harze, die als Guanaminkomponente Benzoguanamin, Acetoguanamin, Tetramethoxymethylbenzoguanamin, Caprinoguanamin und/oder Butyroguanamin enthalten.
Beispiele für die den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Aminoplaste enthaltenen Sul- fonamidharze sind Sulfonamidharze aus p-Toluolsulfonamid und Formaldehyd.
Beispiele für die den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Aminoplaste enthaltenen Ani- linharze sind Anilinharze, die als aromatische Diamine neben Anilin ebenfalls Toluidin und/oder Xylidine enthalten können.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltenden Krustenbildner vom Typ mo- difizierte Aminoplaste sind bevorzugt Melamin-Phenol-Formaldehyd-Mischkondensate, Melamin-
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Alkoholen veretherte Melaminharze, besonders bevorzugt mit Bis(hydroxyethyl)terephthalat ver- etherte Melaminharze, und/oder mit Copolymeren aus C4-C2o-ethylenisch ungesättigten Dicarbon- säureanhydriden und ethylenisch ungesättigten Monomeren modifizierte Melaminharze, wobei die Copolymere aus C4-C2o-ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäureanhydriden und ethylenisch
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mehrwertigen Alkoholen und/oder Poly(C2-C4-alkylen)oxiden partiell verestert sind.
Beispiele für die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Krustenbildner enthaltenen mit C2-C16-mehrwertigen Alkoholen veretherten Melaminharze sind Melaminharze, die mit Ethylen- glycol, Butylenglycol, Octandiol, Erythrit, Pentiten, Hexiten, Heptiten Monosacchariden und/oder Estern aromatischer Cs-Cio-Dicarbonsäuren mit C2-C4-Diolen verethert sind.
Beispiele für die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen als Krustenbildner enthaltenen mit Copolymeren aus C4-C20-ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäureanhydriden und ethylenisch ungesättigten Monomeren modifizierte Melaminharze sind Copolymere aus C4-C20-ethylenisch ungesättigten Säureanhydriden wie Maleinsäureanhydrid, Itakonsäureanhydrid oder Methylbicyc- loheptendicarbonsäureanhydrid und ethylenisch ungesättigten Monomeren wie Styren, a-Methyl- styren, Ethylen, Propylen, Isobuten oder Diisobuten mit einem Molverhältnis von 1 :1 1 :
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bis 3000, und/oder monoveretherten Poly(C2-C4-alkylen)oxiden einer Molmasse von 100 bis 10000 umgesetzt worden sind, und wobei das Molverhältnis Anhydridgruppen Copolymer/Ammoniak,
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Monoaminoalkohole bzw. monoaminiertes Poly-(C2-C4-alkylen)oxid und/oder Hydroxygruppen Poly(C2-C4-alkylen)oxid 1 :1 bis 20 :1 Die Aminoplastkomponente in der Flammschutzmittelzusammensetzung bewirkt eine bei er- höhten Flammtemperaturen beständigere Krustenbildung gegenüber Krusten, die ausschliesslich aus verkokten Polyalkoholen bestehen.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen gegebenenfalls enthaltenden Krustenbild-
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den Pentaerythrit und/oder Bis(hydroxyethyl)terephthalat.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen gegebenenfalls enthaltenen Schichtsilikate sind bevorzugt Montmorillonit, Bentonit, Kaolinit, Muskovit, Hectorit, Fluor-hectorit, Kanemit, Revdit, Grumantit, llerit, Saponit, Beidelit, Nontronit, Stevensit, Laponit, Taneolit, Vermiculit, Volkonskoit, Magadit, Rectorit, Halloysit, Kenyait, Sauconit, Borfluorphlogopite und/oder synthetische Smectite, wobei die Schichtsilikate besonders bevorzugt Schichtsilikate mit austauschbaren Kationen vom Typ Alkali-, Erdalkali-, Aluminium-, Eisen- und/oder Mangan-Kationen sind.
Günstige mittlere Partikeldurchmesser der in den Flammschutzmittelzusammensetzungen ge- gebenenfalls enthaltenen Schichtsilikate sind Partikeldurchmesser von 5 nm bis 2000 nm.
Die Intercalierung der Treibmittel vom Typ Triazine und/oder der Krustenbildner vom Typ Ami- noplaste, modifizierte Aminoplaste und gegebenenfalls C4-C16-Polyalkohole in die Zwischenschich- ten der Schichtsilikate kann dadurch erfolgen, indem in einem Rührreaktor Suspensionen von Schichtsilikaten in Wasser bzw. Mischungen aus Wasser und C1-C8-Alkoholen mit einem Feststoff- gehalt von 2 bis 35 Masse% bei 20 bis 100 C und einer Verweilzeit von 10 bis 180 min mit Lösun- gen oder Suspensionen der Treibmittel vom Typ Aminotriazine und/oder Krustenbildner in Form von Aminoplast-Vorkondensaten, modifizierten Aminoplast-Vorkondensaten und/oder C4-C16-Poly- alkoholen in Wasser bzw.
Mischungen aus Wasser und C1-C8-Alkoholen mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 90 Masse% homogenisiert werden, wobei der Masseanteil der Treibmittel und/oder Krustenbildner, bezogen auf die wasserfreien Schichtsilikate, 20 bis 5000 Masse% beträgt, und nachfolgend die Dispersion der mit Treibmittel und/oder Krustenbildner beladenen Schichtsilikate unter Abtrennung der flüssigen Phase bei 50 bis 180 C und einer Verweilzeit von 0,1 bis 8 Std. getrocknet werden.
Eine bevorzugte Variante der Intercalierung der Krustenbildner vom Typ Aminoplaste bzw. mo- difizierte Aminoplaste in die Zwischenschichten der Schichtsilikate kann dadurch erfolgen, indem in einem Rührreaktor Suspensionen von Schichtsilikaten in Wasser bzw. Mischungen aus Wasser und C1-C8-Alkoholen mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 35 Masse% bei 20 bis 100 C und einer Verweilzeit von 10 bis 180 min mit Lösungen oder Suspensionen von Aminotriazinen in Wasser
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bzw.
Mischungen aus Wasser und C1-C8-Alkoholen mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 90 Masse% homogenisiert werden, wobei der Masseanteil der Aminotriazine, bezogen auf die wasserfreien Schichtsilikate, 20 bis 5000 Masse% beträgt, nachfolgend zu der Dispersion der mit Aminotriazinen beladenen Schichtsilikate, gegebenenfalls nach partieller Abtrennung der flüssigen Phase, 0,1bis 10 Masse%, bezogen auf die wasserfreien Schichtsilikate, C1-C10-Aldehyde als 5 bis 50% Lösungen in Wasser bzw.
Mischungen aus Wasser und C1-C8-Alkoholen, die gegebenenfalls 0,05 bis 1,0 Masse%, bezogen auf die C1-C10-Aldehyde, saure Katalysatoren enthalten, innerhalb 10 bis 90 min bei 50 bis 90 C zugesetzt werden, und nachfolgend die mit Aminoplasten bzw. modifizierten Aminoplasten intercalierten Schichtsilikate unter Abtrennung der flüssigen Phase bei 20 bis 180 C und einer Verweilzeit von 0,1 bis 8 Std. getrocknet werden.
Die in den Flammschutzmittelzusammensetzungen gegebenenfalls enthaltenen Schichtsilikate, die Treibmittel und Krustenbildner als Intercalationsverbindungen aufnehmen können, bewirken eine dosierte Abgabe von Treibmittel und Krustenbildner im Brandfall, was zu einer weiteren Ver- besserung der Flammfestigkeit führt.
Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemässen Polyolefinerzeugnisse besteht in Zusam- mensetzungen, die aus 65 bis 76 Masse% Polyolefinen und 24 bis 35 Masse% Flammschutzmit- telzusammensetzungen aus a) 55 bis 68 Masse% Ammoniumpolyphosphat, b ;e) 15 bis 20 Masse% von in Montmorillonit intercaliertem Melamin, das partiell nach der In- tercalierung mit Formaldehyd bei einem Molverhältnis Formaldehyd/Melamin von 0,3:1 bis
0,9 :1 umgesetzt worden ist, wobei das Masseverhältnis Melamin/Montmorillonit 1 :1 bis
1 :3 beträgt, und c) 15 bis 20 Masse% Pentaerythrit bestehen.
Weiterhin werden Polyolefinerzeugnisse bevorzugt, die aus 65 bis 78 Masse% Polyolefinen und 22 bis 35 Masse% Flammschutzmittelzusammensetzungen aus a) 45 bis 52 Masse% Ammoniumpolyphosphat, b) 25 bis 30 Masse% Melamin und c) 16 bis 25 Masse% Melamin-Formaldehyd-Harzen, die mit Bis(hydroxyethyl)terephthalat verethert sind, bestehen.
Eine weitere bevorzugte Variante sind Polyolefinerzeugnisse, die aus 65 bis 78 Masse% Poly- olefinen und 22 bis 35 Masse% Flammschutzmittelzusammensetzungen aus a) 45 bis 55 Masse% Ammoniumpolyphosphat, b) 22 bis 30 Masse% Melamin und c) 22 bis 30 Masse% Melaminharzmethylethern mit Molmassen von 400 bis 3000 bestehen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Polyolefinerzeugnisse durch übliche Schmelze- verarbeitungsverfahren wie Extrusion, Spritzguss, Blasformen oder Rotationsformen können Poly- olefin-Flammschutzmittel-Mischungen eingesetzt werden, bei denen die Komponenten der Flamm- schutzmittelzusammensetzung auf das Polyolefin-Granulat bzw. -Pulver aufgetrommelt sind.
Eine zweite Variante besteht in der Dosierung der Flammschutzmittelzusammensetzungen in die Polyolefinschmelze vor der Ausformung zum Halbzeug bzw. Formstoff.
Weiterhin können bei der Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzungen enthalten- den Polyolefinerzeugnisse durch übliche Schmelzeverarbeitungsverfahren die Flammschutzmittel- zusammensetzungen als Polyolefin-Masterbatch mit einem Flammschutzmittelgehalt von 40 bis 70 Masse% zugesetzt werden.
Ausführungsbeispiele
Die Flammfestigkeit der Polyolefin-Flammschutzmittel-Mischungen wurde anhand gepresster und ausgefräster 3mm-Prüfkörper durch den UL 94-Flammtest nach CEI IEC 60695-11-10 und den LOI-Index nach ASTM D 2863-77 ermittelt.
Die Korrosionswirkung der Polyolefin-Flammschutzmittel-Mischungen wurde durch Schmelze- kneten der Mischungen bei 190 C/3 min im Laborextruder, Verglühen von 1 g der Probe im Platin-
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tiegel, Aufschmelzen des Glührückstands mit NaOH, Lösen in Wasser, Ansäuern mit HCI und Ermittlung der während des Knetvorganges im Extruder in die Polyolefin-FlammschutzmittelMischung übergegangen Anteile an Chrom und Nickel durch Atomabsorptionsspektroskopie charakterisiert.
Die im Vergleichsversuch ermittelte Korrosionswirkung von 30 Gew.% einer Flammschutzmittelzusammensetzung aus Ammoniumpolyphosphat und Melamin (Exolit AP 752, Fa. Clariant) in einem Polypropylenblend ergibt nach Extruderdurchlauf einen Gehalt an Chrom von 16 ppm und einen Gehalt an Nickel von 7 ppm.
Die Ausprüfung der Werkstoffeigenschaften wurden nach folgenden Normen durchgeführt:
Zugversuch nach EN ISO 527-1
Kerbschlagzähigkeit nach Charpy EN ISO 179
Beispiel 1
1.1 Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung
Die Flammschutzmittelzusammensetzung wird durch 30 min Mischen von 0,50 kg Amoniumpolyphosphat (FRCros484, Budenheim Iberica), 0,25 kg Melamin und 0,25 kg des mit Bis(hydroxyethyl)terephthalat veretherten Melaminharzes nach 3.1 (Molverhältnis Melamin/Bis(hydroxyethyl)terephthalat 1 :4) im Taumelmischer hergestellt.
Zur Herstellung des Polyolefin-Flammschutzmittel-Blends wird in einen Werner & Pfleiderer- Extruder, UD=42, mit Seitenstromdosierung für pulverförmige Medien, Dekompressionszone für Vacuumentgasung und Granuliereinrichtung, Temperaturprofil 20/190/220/230/230/220/220/220/ 200/190 C, eine Mischung eines Polyethylen-HD (Schmelzindex 15,2 g/10 min bei 190 C/5 kg) mit 3 Masse% eines Ethylen-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymers (Schmelzindex 2,5 g/10 min bei 190 C/2,16 kg, 5,5 Masse% Butylacrylat, 2,1 Masse% Acrylsäure) und 0,2 Masse%, jeweils bezogen auf Polyethylen, an Polyethylenwachsoxidat mit 6,0 kg/h dosiert, aufgeschmolzen und homogenisiert. Nachfolgend wird in die Polyolefinschmelze über eine Dosiereinrichtung für pulverförmige Medien in die Zone 4 die Flammschutzmittelzusammensetzung mit 2,3 kg/h dosiert.
Nach intensiver Homogenisierung wird die Mischung in der Dekompressionszone entgast, ausgetragen und granuliert.
1.2 Herstellung von Prüfstäben durch Spritzguss
Das Flammschutzmittel enthaltende Polyolefingranulat nach 5. 1 wird in einer FerromaticMillacron-Spritzgussmaschine FM 60, die eine Dreizonenschnecke mit einer Schneckenlänge von 22 D besitzt, bei einer Massetemperatur von 215 C und bei einer Werkzeugtemperatur von 50 C zu 3 mm Normprüfstäben verarbeitet.
Die Normprüfstäbe zeigten beim UL 94-Flammtest nach CEI IEC 60695-11-10 ein Brandverhalten V-0 (selbstverlöschend, kein Abtropfen, kein Nachglimmen).
Nach Extruderdurchlauf der Polyethylen-Flammschutzmittel-Mischungen beträgt der Anteil von Chrom im Blend 2 ppm und der Anteil von Nickel im Blend 3 ppm.
Beispiel 2
2. 1 Herstellung des Flammschutzmittelmasterbatches
In einem 25 I - Rührreaktor mit Bodenablassventil werden 5,5 kg 30% Formaldehyd, 4,8 I Wasser und 600 g Montmorillonit mittels NaOH auf einen pH-Wert von pH=9,0 eingestellt. Nach Erwärmung der Mischung auf 75 C werden 4,3 kg Melamin zudosiert. Die Reaktortemperatur wird auf 90 C erhöht und nach Auflösung des Melamins wird ein pH-Wert von pH=9,4 eingestellt. Wenn bei der Kondensation eine Wasserverträglichkeit Wasser/Melaminharz von 1,2 erreicht ist, wird abgekühlt und die Suspension sprühgetrocknet.
Die Primärteilchen des polymermodifizierten Montmorillonits besitzen einen durch Transmissionselektronenmikroskopie ermittelten mittleren Teilchendurchmesser von 230 nm. Der durch
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Elementaranalyse und Glühverlust ermittelte Gehalt der polymermodifizierten anorganischen Partikel an Melaminharz beträgt 51 Masse%.
Die Flammschutzmittelzusammensetzung wird durch 30 min Mischen von 2 kg Ammonium- polyphosphat (FRCros484, Budenheim Iberica), 0,5 kg Pentaerythrit und 0,5 kg des Melaminharz- modifizierten Montmorillonits im Taumelmischer hergestellt.
Zur Herstellung des Flammschutzmittelmasterbatches wird in einen Brabender-Extruder, UD=42, mit Seitenstromdosierung für pulverförmige Medien, Dekompressionszone für Vacuument- gasung und Granuliereinrichtung, Temperaturprofil 20/180/220/220/220/220/220/220/200/190 C, eine Mischung eines Propylen-Copolymers (Schmelzindex 16,0 g/10 min bei 230 C/2,16 kg, Ethy- lengehalt 4,8 Masse%) mit 2 Masse% Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Polypropylen (Schmelzin- dex 28 g/10 min bei 230 C/2,16 kg, Maleinsäureanhydridgehalt 0,18 Masse%) und 0,5 Masse%, jeweils bezogen auf das Propylen-Copolymer, an Polyethylenwachsoxidat mit 3,0 kg/h dosiert, aufgeschmolzen und homogenisiert. Nachfolgend wird in die Polyolefinschmelze über eine Dosier- einrichtung für pulverförmige Medien in die Zone 4 die Flammschutzmittelzusammensetzung mit 3,0 kg/h dosiert.
Nach intensiver Homogenisierung wird die Mischung in der Dekompressionszone entgast, ausgetragen und granuliert.
2. 2 Herstellung von Prüfstäben durch Spritzguss
Eine Granulatmischung aus 1,2 kg Flammschutzmittelmasterbatch und 0,8 kg eines Propylen- Homopolymers (Schmelzindex 25,0 g/10 min bei 230 C/2,16 kg) wird in einer Ferromatic-Millacron- Spritzgussmaschine FM 60, die eine Dreizonenschnecke mit einer Schneckenlänge von 22 D besitzt, bei einer Massetemperatur von 225 C und bei einer Werkzeugtemperatur von 50 C ge- mäss DIN 16 774 zu 3 mm Normprüfstäben verarbeitet.
Die Normprüfstäbe zeigten beim UL 94-Flammtest nach CEI IEC 60695-11-10 ein Brandverhal- ten V-0 (selbstverlöschend, kein Abtropfen, kein Nachglimmen).
Die Ausprüfung der Werkstoffeigenschaften ergab folgende Kennwerte: E-Modul 2400 MPa ; 20 MPa, Zugfestigkeit 20 MPa; Kerbschlagzähigkeit 2,7 MPa
Nach Extruderdurchlauf der Polypropylen-Flammschutzmittel-Mischungen beträgt der Anteil von Chrom im Blend 4 ppm und der Anteil von Nickel im Blend 5 ppm.
Beispiel 3
3. 1 Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung
Ein mit Bis(hydroxyethyl)terephthalat verethertes Melaminharz (Molverhältnis Melamin/ Bis(hydroxyethyl)terephthalat 1:4) wurde durch Schmelzekneten eines Methanol-veretherten Melamin-Formaldehyd-Festharzes (Molmasse 1450) mit Bis(hydroxyethyl)-terephthalat im Kneter bei 130 C/10 min hergestellt.
Die Flammschutzmittelzusammensetzung wird durch 30 min Mischen von 4 kg Ammoniumpoly- phosphat (FRCros484, Budenheim Iberica), 1,5 kg Melamin, 0,5 kg Acetoguanamin und 2 kg des feinvermahlenen mit Bis(hydroxyethyl)terephthalat veretherten Melaminharzes (Molverhältnis Melamin/ Bis(hydroxyethyl)terephthalat 1:4) im Taumelmischer hergestellt.
3. 2 Herstellung eines Polyolefin-Halbzeugs
Ein Propylen-Copolymer (Schmelzindex 16,0 g/10 min bei 230 C/2,16 kg, Ethylengehalt 4,8 Masse%) wird im Innenmischer mit 33 Masse% der Flammschutzmittelzusammensetzung nach 3. 1, 0,15 Masse% Bis-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-sebazat und 0,3 Masse%, jeweils bezogen auf das Propylen-Copolymer, an Calciumstearat gemischt.
Die Polypropylen-Flammschutzmittel-Mischung wird in einen Wemer & Pfleiderer-Extruder ZSK 30, UD=42 mit Dekompressionszone für Vacuumentgasung, Profilwerkzeug 20 x 3 mm und Ab- zugseinrichtung, Temperaturprofil 20/190/205/205/205/205/205/205/205/200 C, dosiert, aufge- schmolzen, homogenisiert, in der Dekompressionszone entgast, als Profil ausgetragen und
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abgezogen.
Aus dem Profil hergestellte 3 mm Prüfstäbe zeigten beim UL 94-Flammtest nach CEI IEC 60695-11-10 ein Brandverhalten V-0 (selbstverlöschend, kein Abtropfen, kein Nachglim- men). Der LOI-Index nach ASTM D 2863-77 beträgt 28%.
Nach Extruderdurchlauf der Polypropylen-Flammschutzmittel-Mischungen beträgt der Anteil von Chrom im Blend 2 ppm und der Anteil von Nickel im Blend 3 ppm.
Beispiel 4
4. 1 Herstellung des Flammschutzmittelmasterbatches
Die Flammschutzmittelzusammensetzung wird durch 30 min Mischen von 5 kg Ammoniumpoly- phosphat (FRCros484, Budenheim Iberica), 2,5 kg Melamin, 2,0 kg Bis(hydroxyethyl)terephthalat und 0,5 kg Methanol-verethertes Melamin-Formaldehyd-Festharz (Molmasse 1450) im Taumelmi- scher hergestellt.
Zur Herstellung des Flammschutzmittelmasterbatches wird in einen Brabender-Extruder, UD=42, mit Seitenstromdosierung für pulverförmige Medien, Dekompressionszone für Vacuument- gasung und Granuliereinrichtung, Temperaturprofil 20/180/220/220/220/220/220/220/200/190 C, eine Mischung eines Propylen-Copolymers (Schmelzindex 16,0 g/10 min bei 230 C/2,16 kg, Ethy- lengehalt 4,8 Masse%) mit 2 Masse% Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Polypropylen (Schmelzin- dex 28 g/10 min bei 230 C/2,16 kg, Maleinsäureanhydridgehalt 0,18 Masse%) und 0,5 Masse%, jeweils bezogen auf das Propylen-Copolymer, an Polyethylenwachsoxidat mit 3,0 kg/h dosiert, aufgeschmolzen und homogenisiert. Nachfolgend wird in die Polyolefinschmelze über eine Dosier- einrichtung für pulverförmige Medien in die Zone 4 die Flammschutzmittelzusammensetzung mit 3,0 kg/h dosiert.
Nach intensiver Homogenisierung wird die Mischung in der Dekompressionszone entgast, ausgetragen und granuliert.
4. 2 Herstellung von Prüfstäben durch Spritzguss
Eine Granulatmischung aus 1,2 kg Flammschutzmittelmasterbatch nach 4. 1 und 1,2 kg eines Propylen-Homopolymers (Schmelzindex 25,0 g/10 min bei 230 C/2,16 kg) wird in einer Ferromatic- Millacron-Spritzgussmaschine FM 60, die eine Dreizonenschnecke mit einer Schneckenlänge von 22 D besitzt, bei einer Massetemperatur von 225 C und bei einer Werkzeugtemperatur von 50 C gemäss DIN 16 774 zu 3 mm Normprüfstäben verarbeitet.
Die Normprüfstäbe zeigten beim UL 94-Flammtest nach CEI IEC 60695-11-10 ein Brandverhal- ten V-0 (selbstverlöschend, kein Abtropfen, kein Nachglimmen).
Nach Extruderdurchlauf der Polypropylen-Flammschutzmittel-Mischungen beträgt der Anteil von Chrom im Blend 2 ppm und der Anteil von Nickel im Blend 3 ppm.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Flammschutzmittelzusammensetzungen enthaltende Polyolefinerzeugnisse, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Polyolefinerzeugnisse aus 65 bis 78 Masse% Polyolefinen und
22 bis 35 Masse% intumeszierenden Flammschutzmittelzusammensetzungen aus a) 45 bis 68 Masse% Ammoniumpolyphosphat, b) 15 bis 30 Masse% Treibmitteln vom Typ Aminotriazine, c) 15 bis 30 Masse% Krustenbildnem vom Typ Aminoplaste, modifizierte Aminoplaste, oder Mischungen aus 40 bis 95 Masse% Aminoplasten und/oder modifizierten Amino- plasten und 5 bis 60 Masse% C4-C16-Polyalkoholen, und d) gegebenenfalls 7 bis 20 Masse% Schichtsilikaten bestehen, wobei die Treibmittel b) und/oder die Krustenbildner c) vollständig oder partiell interca- liert in den Zwischenschichten der Schichtsilikate vorliegen können.