BE1023119B1 - Polymer compositions with improved fire resistance - Google Patents
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Abstract
Polymerzusammensetzungen auf Basis von Polyethylen, die 0,05 bis 10 % Gew.-% vorzugweise 0,1 bis 5 Gew.-%, an Eisen(III)acetylacetonat umfassen.Polymer compositions based on polyethylene, which comprise 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, of iron (III) acetylacetonate.
Description
POLYMERZUSAMMENSETZUNGEN MIT VERBESSERTER FEUERBESTÄNDIGKEITPOLYMER COMPOSITIONS WITH IMPROVED FIRE RESISTANCE
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerzusammensetzungen auf Basis von Polyethylen, die ein verbessertes Verhalten bei einer Feuereinwirkung zeigen, sowie Gegenstände, die aus diesen Zusammensetzungen hergestellt sind.The present invention relates to polyethylene based polymer compositions which exhibit improved fire performance and articles made from these compositions.
Stand der TechnikState of the art
Die Reaktion auf eine Feuereinwirkung und die Feuerbeständigkeit stellen wesentliche Parameter dar, die bei der Entwicklung eines Werkstoffs berücksichtigt werden müssen. Insbesondere gilt dies für die thermoplastischen Werkstoffe, die in zahlreichen Gegenständen des täglichen Lebens verwendet werden und somit eine möglichst geringe Gefahr für die Anwender darstellen müssen. Thermoplastische Polymere sind bekanntermaßen entzündlich und wenig feuerbeständig. Sie müssen daher modifiziert werden, um einem Brand vorzubeugen oder diesen zumindest zu verzögern. Für thermoplastische Werkstoffe sind zahlreiche Ansätze zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit und des Verhaltens bei Feuereinwirkung bekannt. Insbesondere finden Additive, wie etwa Flammschutzmittel, in thermoplastischen Werkstoffen weitverbreitete Anwendung. Auf dem betreffenden Gebiet gibt es verschiedene Arten von Flammschutzmitteln. Es kann sich, unter anderem, um Verbindungen mineralischer Art, um halogenhaltige Verbindungen oder um phosphorhaltige Verbindungen handeln. Je nachdem, in Verbindung mit welchen Polymeren sie eingesetzt werden, können diese Flammschutzmittel unterschiedliche Wirkungen haben.The response to fire exposure and fire resistance are key parameters that must be considered when developing a material. In particular, this applies to the thermoplastic materials that are used in numerous everyday objects and thus must represent the least possible risk to the user. Thermoplastic polymers are known to be flammable and less fire resistant. They must therefore be modified to prevent a fire or at least delay it. Thermoplastic materials have many approaches to improve fire resistance and fire performance. In particular, additives such as flame retardants find widespread use in thermoplastic materials. There are several types of flame retardants in the area. It may be, inter alia, compounds of a mineral nature, halogen-containing compounds or phosphorus-containing compounds. Depending on which polymers they are used in, these flame retardants can have different effects.
Obgleich einige dieser Verbindungen es ermöglichen, bei Polymeren das Verhalten bei Feuereinwirkung deutlich zu verbessern, sind sie andererseits mit Nachteilen behaftet. Beispielsweise weisen viele der halogenhaltigen Verbindungen an sich bereits eine hohe Toxizität auf. Hinzu kommt, dass halogenhaltige Verbindungen, die aromatische Ringe umfassen, sich zu Dioxinen und dioxinartigen Verbindungen zersetzen können, wenn sie erhitzt werden, etwa bei der Herstellung, während eines Brandes, bei der Wiederverwertung oder sogar, wenn sie der Sonne ausgesetzt sind.Although some of these compounds make it possible to significantly improve the behavior on fire in the case of polymers, on the other hand they have disadvantages. For example, many of the halogen-containing compounds per se already have a high toxicity. In addition, halogen-containing compounds that include aromatic rings can degrade to dioxins and dioxin-like compounds when heated, such as during manufacture, during a fire, during reuse, or even when exposed to the sun.
Obwohl es bereits Lösungsansätze gibt, scheint es also von Interesse zu sein, alternative Polymerzusammensetzungen zu entwickeln, die zweckmäßige Eigenschaften bei Feuereinwirkung zeigen.Thus, while there are already approaches to solution, it seems to be of interest to develop alternative polymer compositions which exhibit desirable fire properties.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Polymerzusammensetzungen bereitzustellen, die eine zweckmäßige Feuerbeständigkeit haben, wobei sie vorzugsweise bei erhöhter Temperatur verlängerte Entzündungsfristen und/oder eine verminderte Wärmeabgabe aufweisen.Thus, it is an object of the present invention to provide polymer compositions which have adequate fire resistance, preferably having extended ignition times and / or reduced heat release at elevated temperature.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Polymerzusammensetzung auf Basis von Polyethylen (PE) bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, mit besonderem Vorzug 0,2 bis 3 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,5 bis 2,7 Gew.-% an Eisen(NI)acetylacetonat umfasst. Überraschenderweise ist festgestellt worden, dass es der Zusatz selbst relativ geringer Mengen an Fe(acac)3 zu einer Polyethylenzusammensetzung ermöglicht, die Entzündungsfrist drastisch zu verlängern (Einzelheiten dazu sind weiter unten im experimentellen Teil dargelegt). Es werden in der Tat Entzündungsfristen erzielt, die vergleichbar mit den Werten sind, wie sie mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln erzielt werden, oder diese sogar übertreffen, wobei jedoch die Nachteile der letzteren vermieden werden (siehe Einleitung). Eisen(NI)acetylacetonat, welches auch als Eisen(NI)- tris(acetylacetonat), Fe(C5H7O2)3 oder Fe(acac)3 bezeichnet wird, weist in der Tat eine relativ geringe Toxizität auf.In order to achieve the above object, the present invention according to a first aspect provides a polyethylene (PE) -based polymer composition characterized in that it is 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% Wt .-%, with particular preference 0.2 to 3 wt .-%, more preferably 0.5 to 2.7 wt .-% of iron (NI) acetylacetonate. Surprisingly, it has been found that the addition of even relatively small amounts of Fe (acac) 3 to a polyethylene composition makes it possible to drastically prolong the period of inflammation (details of which are set forth below in the experimental section). In fact, ignition periods comparable to or better than those obtained with halogen-containing flame retardants are achieved, but the disadvantages of the latter are avoided (see introduction). Iron (NI) acetylacetonate, also referred to as iron (NI) tris (acetylacetonate), Fe (C5H7O2) 3 or Fe (acac) 3, is in fact of relatively low toxicity.
Unter Polyethylen ist ein beliebiges Ethylenpolymer (oder eine Mischung aus mehreren Ethylenpolymeren) zu verstehen, insbesondere geradkettige oder verzweigte Polyethylene, wie beispielsweise PE-VLD - Polyethylen sehr niedriger Dichte (VLDPE - very low density polyethylene), PE-LLD -Geradkettiges Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE - linear low-density polyethylene), PE-LD - Polyethylen niedriger Dichte (LDPE - low-density polyethylene), PE-MD - Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE, medium-density polyethylene) und PE-HD - Polyethylen hoher Dichte (HDPE, high-density polyethylene). Vorzugsweise handelt es sich bei dem Polyethylen, das die Grundlage der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung darstellt, um Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD oder LDPE).By polyethylene is meant any ethylene polymer (or a mixture of several ethylene polymers), especially straight chain or branched polyethylenes, such as very low density polyethylene (VLDPD) very low density polyethylene (PE-VLD) low density polyethylene LLDD low density polyethylene (LLDPE - linear low density polyethylene), PE-LD - low density polyethylene (LDPE), PE-MD - medium density polyethylene (MDPE) and high density polyethylene (PE-HD) ( HDPE, high-density polyethylene). Preferably, the polyethylene which is the basis of the polymer composition of the present invention is low density polyethylene (PE-LD or LDPE).
Das Polyethylen oder das Polyethylen niedriger Dichte können 5 bis 30 Gew.-% an Polyethylen umfassen, welches mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist (PEgMA). Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD), dem Polyethylen niedriger Dichte, welches mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist (PE-LDgMA), zugesetzt wurde. Ein Polyethylen, welches mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist (PEgAM oder PE-LDgAM), entspricht einem Ethylenpolymer gemäß der obigen Begriffsbestimmung, welches durch Pfropfung mit seitlichen Maleinsäureanhydridgruppen versehen wurde.The low density polyethylene or polyethylene may comprise from 5 to 30% by weight of polyethylene grafted with maleic anhydride (PEgMA). Preferably, the composition comprises low density polyethylene (PE-LD) to which low density polyethylene grafted with maleic anhydride (PE-LDgMA) has been added. A polyethylene grafted with maleic anhydride (PEgAM or PE-LDgAM) corresponds to an ethylene polymer as defined above, which has been grafted with side maleic anhydride groups.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Zusammensetzung darüber hinaus 1 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 6 Gew.-% an Siliciumdioxid, vorzugsweise an Siliciumdioxidfüllstoff im Nanometermaßstab. Unter Siliciumdioxid ist im Rahmen der Erfindung ein Siliciumdioxid zu verstehen, das aus Siliciumdioxid-Nanopartikeln ausgewählt ist, insbesondere aus pyrogenen Siliziumdioxiden, deren Partikelgröße im zweistelligen bis dreistelligen Nanometerbereich liegt, wobei sie eine große spezifische Oberfläche entwickeln (im zweistelligen bis dreistelligen Bereich, ausgedrückt in m2/g) und wobei sie eine derartige Oberflächenbehandlung erfahren haben, dass sie hydrophob werden, zum Beispiel mit Alkylsilanen, Hexamethyldisilazan oder sonstigen Mitteln.In an advantageous variant of the invention, the composition furthermore comprises 1 to 8% by weight, preferably 3 to 6% by weight, of silica, preferably of nanometer scale silica filler. For the purposes of the present invention, silica is understood as meaning a silicon dioxide selected from silica nanoparticles, in particular from fumed silicas whose particle size is in the two-digit to three-digit nanometer range, developing a large specific surface area (in the two-digit to three-digit range, expressed in FIG m2 / g) and have undergone such a surface treatment that they become hydrophobic, for example with alkylsilanes, hexamethyldisilazane or other agents.
In einer zusätzlichen Variante kann die Zusammensetzung 15 bis 25 Gew.-% an Polycarbonat umfassen, vorzugsweise an weichmacherhaltigem Polycarbonat. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, Polycarbonat mit 10 % bis 45 % nach Gewicht an Weichmachern zu versetzen, bezogen auf das Polycarbonat, um seine Beimischung zum PE zu erleichtern oder zu verbessern. Als Weichmacher können organische Weichmacher verwendet werden, die vom Estertyp sind, ausgewählt aus den Azelaten, den Adipaten, den Phosphaten, den Phthlaten oder einer Mischung daraus. Mit besonderem Vorzug umfasst das Polycarbonat 10 bis 45 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-%, an Trikresylphosphat (TCP, oder Tritolylphosphat - TTP) als Weichmacher.In an additional variant, the composition may comprise 15 to 25% by weight polycarbonate, preferably plasticized polycarbonate. In general, it is advantageous to add 10% to 45% by weight of polycarbonate to plasticizers, based on the polycarbonate, to facilitate or enhance its incorporation into PE. As plasticizers there may be used organic plasticizers which are of the ester type selected from the azelates, the adipates, the phosphates, the phthalates or a mixture thereof. With particular preference, the polycarbonate comprises 10 to 45 wt .-%, in particular 20 to 40 wt .-%, of tricresyl phosphate (TCP, or tritolyl - TTP) as a plasticizer.
Gemäß einer zusätzlichen Variante umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen darüber hinaus 1 bis 6 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, an Metallpartikeln (oder -pulvern) mit niedrigem Emissionsgrad, die vorzugsweise aus Aluminium, aus Stahl, aus Zink und/oder aus Bronze bestehen oder damit überzogen sind, wobei es sich bei den Metallpartikeln vorzugsweise um Aluminiumpartikel handelt. Die Metallpartikel weisen einen massenbezogenen Medianwert des Durchmessers (D50) von 1 bis 40 gm, vorzugsweise von 3 bis 30 gm, stärker bevorzugt von 5 bis 25 gm, auf.According to an additional variant, the compositions according to the invention additionally comprise 1 to 6% by weight, preferably 2 to 5% by weight, of low emissivity metal particles (or powders), preferably of aluminum, of steel, of zinc and / or or consist of or coated with bronze, wherein the metal particles are preferably aluminum particles. The metal particles have a mass-median median diameter (D50) of from 1 to 40 gm, preferably from 3 to 30 gm, more preferably from 5 to 25 gm.
Die Polymerzusammensetzungen, welche vorliegend beschrieben sind, können in Abhängigkeit von ihrer Verwendung, und je nach Bedarf, darüber hinaus ein oder mehrere Additive enthalten, die insbesondere aus den Antioxidantien, den UV-Filtern, den Antistatika, den Aufschäummitteln, den Kristallisationskeimen, den Schmiermitteln, den Absorptions- und Reflexionsmitteln für Infrarotstrahlung (neben den Metallpartikeln), den Farbstoffen und Pigmenten, den Füllstoffen, insbesondere den verstärkend wirkenden Füllstoffen, den Mitteln für den Oxo-Abbau, den Antibeschlagmitteln, den Antiblockmitteln, den Durchlässigkeitsmodifikatoren, den Regulatoren der Zellgröße und sonstigen brandhemmenden Mitteln ausgewählt sind.The polymer compositions described herein may also contain, depending on their use, and as needed, one or more additives, in particular from the antioxidants, UV filters, antistatic agents, foaming agents, nucleating agents, lubricants , the absorption and reflection means for infrared radiation (in addition to the metal particles), the dyes and pigments, the fillers, in particular the reinforcing fillers, the agents for the oxo degradation, the anti-fogging agents, the antiblocking agents, the permeability modifiers, the cell size regulators and other fire-retardant agents are selected.
In einer besonders vorteilhaften Variante umfasst die Polymerzusammensetzung: 0,25 bis 5 Gew.-% an Eisen(III)acetylacetonat, 3 bis 6 Gew.-% an Siliciumdioxidfüllstoff im Nanometermaßstab, 2 bis 5 Gew.-% an Aluminiumpartikeln, 15 bis 25 Gew.-% an weichmacherhaltigem Polycarbonat mit 15 bis 30 Gew.-% an Trikresylphosphat, bezogen auf das weichmacherhaltige Polycarbonat, 0 bis 10 Gew.-% an mindestens einem Additiv, wobei PE-LD, das 10 bis 25 Gew.-% an PE-LDgMA umfasst, den Rest ausmacht.In a particularly advantageous variant, the polymer composition comprises: 0.25 to 5% by weight of iron (III) acetylacetonate, 3 to 6% by weight of silica filler on the nanometer scale, 2 to 5% by weight of aluminum particles, 15 to 25 Wt .-% of plasticized polycarbonate with 15 to 30 wt .-% of tricresyl phosphate, based on the plasticizer-containing polycarbonate, 0 to 10 wt .-% of at least one additive, wherein PE-LD, the 10 to 25 wt .-% of PE-LDgMA comprises, the rest makes up.
Es ist festgestellt worden, dass es Zusammensetzungen dieser Art ermöglichen, einen besonders interessanten Kompromiss hinsichtlich der Feuerbeständigkeit zu zielen, was sowohl die Entzündungsfrist als auch die Wärmeabgabe betrifft (Einzelheiten dazu sind weiter unten im dargelegt).It has been found that compositions of this kind make it possible to achieve a particularly interesting compromise in terms of fire resistance, as regards both the firing period and heat release (details of which are set forth below).
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft insbesondere Schaumstoffe, die (mindestens) eine Polymerzusammensetzung umfassen, wie sie vorliegend beschrieben ist. Um diese Schaumstoffe zu erhalten, umfassen die Polymerzusammensetzungen ein oder mehrere chemische und/oder physikalische Aufschäummittel. Es handelt sich dabei im Allgemeinen um solche, die bei der Herstellung von Polyethylenschaumstoffen häufig verwendet werden. Die chemischen Aufschäummittel können beispielsweise aus Azo-bis-(isobutyronitril), Azodicarbonsäurediamid, Dinitrosopentamethylentetramin, 4,4’-Oxy-bis-(benzolsulfonylhydrazid), Diphenylsulfon-3,3’-disulfohydrazid, Benzol-1,3-disulfohydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid; Citronensäure,An additional aspect of the invention relates more particularly to foams comprising (at least) a polymer composition as described herein. To obtain these foams, the polymer compositions comprise one or more chemical and / or physical foaming agents. These are generally those commonly used in the production of polyethylene foams. The chemical foaming agents can be selected, for example, from azo-bis- (isobutyronitrile), azodicarboxylic acid diamide, dinitrosopentamethylenetetramine, 4,4'-oxy-bis- (benzenesulfonylhydrazide), diphenylsulfone-3,3'-disulfohydrazide, benzene-1,3-disulfohydrazide, p- toluenesulfonyl; citric acid,
Natriumhydrogencarbonat und deren Mischungen ausgewählt sein. Von den geeigneten physikalischen Aufschäummitteln wären die Mittel zu nennen, welche bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig sind, wie etwa CO2, Stickstoff, kurzkettige Alkane wie beispielsweise Butan oder Isobutan usw., sowie Mittel, welche bei Raumtemperatur und Normaldruck flüssig sind, wie etwa Pentan, Hexan usw. Vorzugsweise ist das physikalische Aufschäummittel aus Isobutan, Stickstoff, CO2 - gegebenenfalls in überkritischer Form -, Ethanol, den übrigen C2-C5-Alkanen oder einer von deren Mischungen gewählt.Sodium bicarbonate and mixtures thereof may be selected. Among the suitable physical foaming agents would be the agents which are gaseous at room temperature and normal pressure, such as CO2, nitrogen, short chain alkanes such as butane or isobutane, etc., and agents which are liquid at room temperature and normal pressure, such as pentane. Hexane, etc. Preferably, the physical foaming agent is selected from isobutane, nitrogen, CO2 - optionally in supercritical form -, ethanol, the remaining C2-C5 alkanes or one of their mixtures.
Die Zusammensetzungen für Schaumstoffe können darüber hinaus ein oder mehrere Additive enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus Folgendem besteht: den Zellbildungskeimen, den Antioxidantien, den UV-Filtern, den Antistatika, den Kristallisationskeimen, den Schmiermitteln, den Absorptions- und Reflexionsmitteln für Infrarotstrahlung (Nichtmetallpartikel), den Farbstoffen und Pigmenten, den Füllstoffen, insbesondere den verstärkend wirkenden Füllstoffen, den Mitteln für den Oxo-Abbau, den Antibeschlagmitteln, den Antiblockmitteln, den Durchlässigkeitsmodifikatoren und sonstigen brandhemmenden Mitteln.The compositions for foams may further contain one or more additives selected from the group consisting of cell nucleating agents, antioxidants, UV filters, antistatic agents, nucleating agents, lubricants, absorption and reflection agents for infrared radiation (non-metal particles), the dyes and pigments, the fillers, in particular the reinforcing fillers, the agents for the oxo degradation, the anti-fogging agents, the antiblocking agents, the permeability modifiers and other fire retardants.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Profilteile aus Schaumstoff sowie Gegenstände und Produkte, die aus diesen Schaumstoffen hergestellt wurden, wobei es sich zum Beispiel Schaumstoffe handeln kann, welche der Wärmeisolierung, der schützenden Verpackung, der Verkeilung, zu Freizeitoder die Dekorationszwecken dienen, wobei sie in Verkehrsmitteln, Gebäuden, Freizeitgegenständen, Dekorationsgegenständen, im Heimwerkerbereich (Do It Yourself), der Elektronik, in Elektrogeräten, zur Wärme- und/oder Schallisolierung, für Möbel oder in einem beliebigen anderen Anwendungsbereich verwendet werden, in welchem die brandhemmende Eigenschaft von Vorteil ist.The present invention further relates to foam profile parts and to articles and products made from these foams, which may be, for example, foams used for thermal insulation, protective packaging, wedging, for leisure or decoration purposes, being used in transportation , Buildings, recreational items, decorative objects, DIY (Do It Yourself), electronics, electrical appliances, heat and / or sound insulation, furniture, or any other application where fire retardancy is beneficial.
Im Allgemeinen betrifft die Erfindung einen beliebigen gefertigten Gegenstand (aus Schaumstoff oder nicht, aus Verbundwerkstoff oder nicht), wobei mindestens ein Teil desselben eine Polymerzusammensetzung umfasst, wie sie im vorliegenden Schriftstück beschrieben ist. Bei einem derartigen gefertigten Gegenstand kann es sich um extrudierte Teile oder Formteile auf dem Gebiet der Verkehrsmittel oder im Bereich des Bausektors, der Haushalts- oder Freizeitgegenstände, des Heimwerkens (Do It Yourself), der Elektronik, der Elektrogeräte, der Wärme- und/oder Schallisolierung, der Möbel oder in einem beliebigen anderen Anwendungsbereich handeln, in welchem die brandhemmende Eigenschaft von Vorteil ist.In general, the invention relates to any manufactured article (of foam or not, of composite or not), at least a portion of which comprises a polymer composition as described in the present document. Such a manufactured article may be extruded or molded parts in the field of transportation or in the field of construction, domestic or recreational articles, DIY (Do It Yourself), electronics, electrical appliances, heat and / or Sound insulation, furniture or in any other application in which the fire retardant property is beneficial.
In einem weiteren zusätzlichen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen bereit, welches das Vermischen des oder der Polyethylens/Polyethylene mit Eisen(III)acetylacetonat, gegebenenfalls mit dem weichmacherhaltigen Polycarbonat, mit dem Siliciumdioxid, dem Aluminium und möglicherweise mit weiteren Bestandteilen umfasst. Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere für die erfindungsgemäßen Schaumstoffe und kann vorzugsweise die folgenden Schritte umfassen: • mengengenaue Zuführung des oder der Polyethylens/Polyethylene und des Eisen(III)acetylacetonats sowie, gegebenenfalls, des weichmacherhaltigen Polycarbonats, des Siliciumdioxids, der metallischen Partikel wie des Aluminiums und/oder, jeweils einzeln, des einen oder anderen der weiteren Bestandteile, sowie möglicherweise eines chemischen Treibmittels, an der Speisevorrichtung eines Extruders (mit Einzelschnecke, mit Doppelschnecke, gleichläufig, gegenläufig, erster Extruder einer Tandem-Anordnung, ...). Die Bestandteile können in Form von Reinstoffgranulat, als Pulver, als Flocken, als Kompound, als Vormischung, als kompaktiertes Pulver, als Flüssigkeit oder in beliebigen sonstigen physikalischen Formen mengengenau zugeführt werden; • Erweichen der erhaltenen Mischung durch Aufheizen des Zylinders und Vermischen durch die Schnecke(n), um die Masse vollständig aufzuschmelzen und zu homogenisieren, • möglicherweise Einleiten eines Aufschäumgases in den Zylinder, an der Stellen, an welcher die Viskosität der Mischung sich dafür am besten eignet, • Homogenisieren der Polymerzusammensetzung und des Gases, • Abkühlen der Masse und Homogenisieren, • Extrudieren durch eine Düse mit Temperatursteuerung, derenIn a further additional aspect, the invention provides a process for preparing the polymer compositions of the present invention comprising blending the polyethylene or polyethylenes with ferric acetylacetonate, optionally with the plasticized polycarbonate, with the silica, with the aluminum and possibly with other ingredients includes. Such a process is particularly suitable for the foams according to the invention and may preferably comprise the following steps: quantitative introduction of the polyethylene or polyethylenes and of the iron (III) acetylacetonate and, if appropriate, of the plasticized polycarbonate, of the silicon dioxide, of the metallic particles such as Aluminum and / or, one at a time, one or more of the further constituents, and possibly a chemical blowing agent, at the feed device of an extruder (single screw, twin screw, co-rotating, counter-rotating, first tandem extruder, ...). The constituents can be added quantitatively in the form of pure substance granules, as a powder, as a flake, as a compound, as a premix, as a compacted powder, as a liquid or in any other physical forms; Softening the resulting mixture by heating the cylinder and mixing it through the screw (s) to completely melt and homogenize the mass; possibly introducing a foaming gas into the cylinder at the point where the viscosity of the mixture is best for it • Homogenizing the polymer composition and the gas, • Cooling the mass and homogenizing, • Extruding through a nozzle with temperature control, whose
Querschnitt eine bestimmte Form in Abhängigkeit von derCross section a particular shape depending on the
Endanwendung des Schaumstoffs aufweist, wobei die Masse einen starken Druckabfall erfährt, was nach dem Austritt aus der Düse zurEndive use of the foam, wherein the mass undergoes a large pressure drop, which after leaving the nozzle for
Bildung von Gasbläschen führt, sodass sich an der freien Luft ein Schaumstoff bildet, • Abkühlen und gegebenenfalls Ziehen und Formgebung des Schaumstoffs: • der extrudierte Schaumstoff erfährt seine Formgebung vorzugsweise mittels einer spannungsfreien Ziehvorrichtung, in einem Abkühlabschnitt (mit Luft oder Wasser oder beidem), um ihn in der gewünschten Struktur zu verfestigen.Formation of gas bubbles, resulting in the formation of a foam in the free air, cooling and optionally pulling and shaping of the foam: the extruded foam preferably undergoes its shaping by means of a tension-free drawing device, in a cooling section (with air or water or both), to solidify it in the desired structure.
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren können als Aufschäummittel ein oder mehrere physikalische oder chemische Aufschäummittel oder beide gleichzeitig verwendet werden.According to the above-described method, as the foaming agent, one or more physical or chemical foaming agents or both may be used simultaneously.
Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung die Verwendung von Polymerzusammensetzungen, wie sie vorliegend beschrieben sind, zur Herstellung gefertigter Gegenstände. Sämtliche Varianten und Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, können kombiniert werden, sofern dies sinnvoll ist.Further, another aspect of the invention relates to the use of polymer compositions as described herein for the manufacture of fabricated articles. All variants and embodiments described above may be combined as appropriate.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Besonderheiten und Eigenschaftsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsformen, wie sie unten zum Zwecke der Erläuterung angegeben sind, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird. Dabei zeigen:Other features and characteristics of the invention will be apparent from the detailed description of some advantageous embodiments, given below for purposes of illustration, with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1: TGA-Kurven des Massenverlusts in Abhängigkeit von der Temperatur für PE-LD in Reinform oder mit Zusatz von 1 % an Eisenacetylacetonat (unter Luft- und N2-Atmosphäre sowie bei 20 °C/min), Gewicht (%) = Masse in %;Fig. 1: TGA curves of the mass loss as a function of the temperature for PE-LD in pure form or with the addition of 1% of iron acetylacetonate (under air and N2 atmosphere and at 20 ° C / min), weight (%) = Mass in%;
Fig. 2: TGA-Kurven des Massenverlusts in Abhängigkeit von der Temperatur für PE-LD in Reinform oder mit Zusatz von 0,5 %, 1 % und 2,5 % an Eisenacetylacetonat (unter Luftatmosphäre sowie bei 20 °C/min), Gewicht (%) = Masse in %;FIG. 2: TGA curves of the mass loss as a function of the temperature for PE-LD in pure form or with addition of 0.5%, 1% and 2.5% of iron acetylacetonate (under air atmosphere and at 20 ° C./min), Weight (%) = mass in%;
Fig. 3: TGA-Kurven des Massenverlusts in Abhängigkeit von der Temperatur für PE-LD in Reinform oder mit Zusatz von 0,5 %, 1 % und 2,5 % an Eisenacetylacetonat (unter N2-Atmosphäre sowie bei 20 °C/min), Gewicht (%) = Masse in %;Fig. 3: TGA curves of the mass loss as a function of the temperature for PE-LD in pure form or with the addition of 0.5%, 1% and 2.5% of iron acetylacetonate (under N 2 atmosphere and at 20 ° C / min ), Weight (%) = mass in%;
Fig. 4: TGA-Kurven des Massenverlusts in Abhängigkeit von der Temperatur für PE-LD mit Zusatz von 1 %, 5 % und 10 % an Eisenacetylacetonat (unter Luftatmosphäre sowie bei 20 °C/min), Gewicht (%) = Masse in %;Fig. 4: TGA curves of the mass loss as a function of the temperature for PE-LD with addition of 1%, 5% and 10% of iron acetylacetonate (under air atmosphere and at 20 ° C / min), weight (%) = mass in %;
Fig. 5: TGA-Kurven des Massenverlusts in Abhängigkeit von der Temperatur für Eisenacetylacetonat unter Luftatmosphäre (20 °C/min) im Vergleich mit PE-LD für sich genommen; undFig. 5: TGA curves of mass loss as a function of the temperature for iron acetylacetonate under air atmosphere (20 ° C / min) in comparison with PE-LD taken by itself; and
Fig. 6: Auswirkung der verschiedenartigen Additive auf die Wärmeabgabe in Abhängigkeit von der Zeit bei der MLC-Prüfung (Mass Loss Calorimeter) bei 35 kW.Fig. 6: Effect of the various additives on the heat release as a function of time in the MLC (Mass Loss Calorimeter) test at 35 kW.
BeispieleExamples
Material und MethodeMaterial and method
Die Beständigkeit (oder Widerstandsfähigkeit, Verhalten) bei Feuereinwirkung eines Werkstoffs ist Gegenstand einer großen Vielfalt von Normen, und sie kann sie kann entsprechend den Einsatzbedingungen auf verschiedene Art und Weise untersucht werden.The resistance (or resistance, behavior) of fire to a material is subject to a wide variety of standards, and it can be investigated in different ways according to the conditions of use.
Zu den häufig verwendeten Prüfungen gehört die normierte Methode mittels Massenverlust-Kalorimeter (ISO 13927 - ISO DIS 17554), welche dazu verwendet wird, die Wärmeabgabe einer Polymerzusammensetzung zu bestimmen (bezeichnet als HRR für Heat Release Rate, ausgedrückt in kW/m2), wenn diese einem bestimmten Maß an Strahlungswärme ausgesetzt ist. Diese Methode, die nachstehend als "MLC-Prüfung bei Feuereinwirkung" bezeichnet wird, ermöglicht es darüber hinaus, die Entzündlichkeit, dieCommonly used tests include the mass loss calorimeter standardized method (ISO 13927 - ISO DIS 17554), which is used to determine the heat output of a polymer composition (referred to as HRR for heat release rate, expressed in kW / m2) when this is exposed to a certain amount of radiant heat. This method, hereinafter referred to as "MLC fire test", moreover, makes it possible to improve the flammability
Verbrennungswärme einer Zusammensetzung sowie den Massenverlust zu bestimmen. Bei einem untersuchten Polymer sind eine geringe Menge an Wärme und eine lange Entzündungsfrist kennzeichnend für ein zweckmäßiges Verhalten bei Feuereinwirkung.To determine the heat of combustion of a composition and the mass loss. In a polymer under investigation, a small amount of heat and a long period of ignition are indicative of proper fire response.
Die erste Messung, nämlich die HRR (heat release rate) steht somit für die Rate der Wärmeabgabe bei der Verbrennung eines Werkstoffs. Die Höhe des HRR-Spitzenwerts (pHRR) ist ein sehr wichtiger Parameter, da er kennzeichnend für die Fähigkeit des Werkstoffs ist, bei seiner Verbrennung andere, benachbarte Gegenstände in Brand zu setzen. Dieser Parameter wird üblicherweise in kW/m2 gemessen. Die HRR stellt die Stärke eines entfachten Feuers dar. Wenn ein Werkstoff zweckmäßige Eigenschaften bei Feuereinwirkung haben soll, muss er idealerweise eine niedrige pHRR aufweisen. Die Ergebnisse, welche im Rahmen der Erfindung erzielt wurden, stammen aus einem MassenverlustKalorimeter. Das Prüfstück (10 * 10 * 0,4 cm3) wird einem elektrischen Heizkörper in Form eines Kegelstumpfes ausgesetzt, der es ermöglicht, das Prüfstück auf gleichförmige Weise zu bestrahlen. Dabei wurde bei einer Bestrahlung mit 35 kW/m2 gearbeitet, um die abgegebene Wärmemenge (pHRR) zu untersuchen, sowie bei 70 kW/m2, um die Entzündungsbeständigkeit (Entzündungsfrist) zu bestimmen. Die Verbrennung wurde mit Hilfe eines elektrischen Funkens ausgelöst. Die freigesetzten Gase strömen durch einen Kamin, an dessen Ende Thermosäulen angeordnet sind, mittels derer die Temperaturerhöhung in eine Wärmemenge umgerechnet werden kann.The first measurement, namely the HRR (heat release rate) thus stands for the rate of heat release during the combustion of a material. The height of the HRR peak (pHRR) is a very important parameter, as it is indicative of the material's ability to set fire to other adjacent objects when it is burned. This parameter is usually measured in kW / m2. The HRR is the strength of a kindled fire. If a material is to have functional properties when exposed to fire, it must ideally have a low pHRR. The results obtained in the invention are from a mass loss calorimeter. The test piece (10 * 10 * 0,4 cm3) is exposed to an electric radiator in the shape of a truncated cone, which makes it possible to irradiate the test piece in a uniform manner. Work was carried out on irradiation at 35 kW / m2 to study the amount of heat released (pHRR) and at 70 kW / m2 to determine the ignition resistance (ignition period). The combustion was triggered by an electric spark. The released gases flow through a chimney, at whose end thermopiles are arranged, by means of which the temperature increase can be converted into a quantity of heat.
Die Entzündungsfrist (TTI) steht für die Frist, die verstreicht, bis der Werkstoff Feuer fängt, wenn er einer Bestrahlung von 70 kW/m2 ausgesetzt ist. Wenn ein Werkstoff zweckmäßige Eigenschaften bei Feuereinwirkung zeigen soll, muss er idealerweise eine lange TTI aufweisen.The ignition period (TTI) is the period of time which elapses until the material catches fire when exposed to a radiation of 70 kW / m2. If a material is to exhibit functional properties under fire, it must ideally have a long TTI.
Werkstoffe PE-LD: Polyethylen niedriger Dichte von SABIC 2602TX17 (Dichte 926 kg/m3, MFI = 1,5 g / 10 min bei 190 °C und 2,16 kg) PE-LDgMA: Polyethylen niedriger Dichte, gepfropft mit Maleinsäureanhydrid, von DuPont Bynel 42E703 (Dichte 910 kg/m3, MFI = 6,4 g / 10 min bei 190 °C und 2,16 kg) PC: Polycarbonat von SABIC Lexan 123R (Dichte 1.200 kg/m3, MFR = 17,5 g / 10 min bei 300 °C und 1,2 kg)Materials PE-LD: low density polyethylene of SABIC 2602TX17 (density 926 kg / m3, MFI = 1.5 g / 10 min at 190 ° C and 2.16 kg) PE-LDgMA: low density polyethylene, grafted with maleic anhydride, of DuPont Bynel 42E703 (density 910 kg / m3, MFI = 6.4 g / 10 min at 190 ° C and 2.16 kg) PC: polycarbonate from SABIC Lexan 123R (density 1.200 kg / m3, MFR = 17.5 g / 10 min at 300 ° C and 1.2 kg)
Weichmacher: Tritolylphosphat von Sigma-AldrichPlasticizer: Tritolyl phosphate from Sigma-Aldrich
Siliciumdioxid: Cab-O-Sil TS-530 von Cabot (behandelt mitSilica: Cab-O-Sil TS-530 from Cabot (treated with
Hexamethyldisilazan, BET-Oberfläche = 225 m2/g, mittlere Partikelgröße = 0,2 bis 0,3 gm)Hexamethyldisilazane, BET surface area = 225 m2 / g, mean particle size = 0.2 to 0.3 gm)
Eisen(III)acetylacetonat: Eisen(III)acetylacetonat von Sigma-Aldrich (97%) CAS 14024-18-1Ferric acetylacetonate: iron (III) acetylacetonate from Sigma-Aldrich (97%) CAS 14024-18-1
Aluminium: Vormischung auf Basis von Polyethylen, welche 40 Gew.-% an Aluminiumpaste enthält.Aluminum: Premix based on polyethylene containing 40% by weight of aluminum paste.
Messungenmeasurements
Es wurden verschiedenartige Polyethylen-Polymerzusammensetzungen hergestellt, wobei diese unterschiedliche Mengen an Fe(acac)3 enthielten. Die Ergebnisse bezüglich der Entzündungsfrist (TTI) sind in Tabelle 1 dargestellt.Various polyethylene polymer compositions were prepared containing different amounts of Fe (acac) 3. The inflammation time (TTI) results are shown in Table 1.
Tabelle 1: Entzündungsfrist bei der MLC-Prüfung mit 70 kW/m2Table 1: Inflammation period for the 70 kW / m2 MLC test
Bezüglich der Zusammensetzungen der Tabelle 1 ist festzustellen, dass die Einarbeitung von 0,5 % an Eisenacetylacetonat zu einer zweckmäßigen Verlängerung der TTI führt, von durchschnittlich 30 s auf 44 s. Es scheint indes so, als führe die Erhöhung des eingearbeiteten Gehalts zu einer Verringerung der Entzündungsbeständigkeit der Mischung, wobei diese sich bei mehr als 5 % nämlich schneller entzündet als das PE-LD an sich, was die angegebenen Zusammensetzungen betrifft. Es sei darauf hingewiesen, dass die Platte sich schwarz färbt, sobald sie dem Heizkegel ausgesetzt ist. Die Verringerung der TTI bei mehr als einigen % an Eisenacetylacetonat könnte in direktem Zusammenhang mit der Entzündlichkeit dieses Stoffes stehen. TGA unter Luft- und N2-AtmosphäreWith regard to the compositions of Table 1, it can be seen that the incorporation of 0.5% of iron acetylacetonate leads to an appropriate extension of the TTI, from an average of 30 s to 44 s. However, it seems that the increase in the incorporated content leads to a reduction in the ignition resistance of the mixture, which is more rapidly ignited by more than 5% than the PE-LD per se, which concerns the compositions indicated. It should be noted that the plate turns black as soon as it is exposed to the heating cone. The reduction of TTI with more than a few% of iron acetylacetonate could be directly related to the flammability of this substance. TGA under air and N2 atmosphere
Die Ergebnisse sind in der Fig. 1 aufgeführt. Es ist festzustellen, dass das Vorliegen von 1 % an Eisenacetylacetonat zu einer erheblichen Verbesserung der Wärmebeständigkeit des PE-LD führt, sowohl unter Luft- als auch unter Stickstoffatmosphäre. Dieses Verhalten kann darauf zurückgeführt werden, dass sich an der Oberfläche des Werkstoffs eine schwarze verkohlte Schicht bildet. Die Schwärzung der Oberfläche des Werkstoffs vor dessen Entzündung wurde im Rahmen der Prüfung bei Feuereinwirkung (MLC) beobachtet und scheint größtenteils die erzielten Werte der Entzündungsfrist zu erklären.The results are shown in FIG. 1. It should be noted that the presence of 1% of iron acetylacetonate results in a significant improvement in the heat resistance of the PE-LD, both under an air and nitrogen atmosphere. This behavior can be attributed to the formation of a black charred layer on the surface of the material. The blackening of the surface of the material prior to its ignition was observed during the fire impact test (MLC) and appears to explain largely the values of the ignition period obtained.
Es wurden zwei neuartige Zusammensetzungen hergestellt: PE-LD + 0,5%, 1% und 2,5% an Eisenacetylacetonat. Die TGA-Kurven dieser beiden Mischungen unter Luft- und unter N2-Atmosphäre sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Es ist zu beobachten, dass die Wirkung des Eisenacetylacetonats für die beiden eingearbeiteten Gehalte von 0,5 und 2,5 % ähnlich istTwo novel compositions were prepared: PE-LD + 0.5%, 1% and 2.5% of iron acetylacetonate. The TGA curves of these two mixtures under air and under N 2 atmosphere are shown in FIGS. 2 and 3. It can be observed that the effect of the iron acetylacetonate is similar for the two incorporated levels of 0.5 and 2.5%
Wie bereits weiter oben beobachtet wurde, ist indes festzustellen, dass bei einer Erhöhung des Gehalts an Eisenacetylacetonat auf mehr als einige % die Entzündungsfrist des PE-LD wieder kürzer wird. Die TGA-Kurven scheinen mit den TTI-Werten korreliert zu sein, da die Wärmestabilität der Mischung, bis zum Erreichen von 420 °C, mit dem Gehalt an Eisenacetylacetonat in der Mischung abnimmt (Fig. 4).However, as has already been observed above, it can be seen that increasing the content of iron acetylacetonate to more than a few% decreases the period of inflammation of the PE-LD. The TGA curves appear to be correlated with the TTI values since the thermal stability of the mixture decreases to 420 ° C with the iron acetylacetonate content in the mixture (Figure 4).
Eine zu große Menge an Eisenacetylacetonat führt offenbar zu einer Verringerung der Entzündungsbeständigkeit des PE-LD, was wiederum aufgrund der geringen Wärmebeständigkeit des Eisenacetylacetonats die Verringerung der Wärmestabilität des PE-LD nach sich zieht (Fig. 5). Dessen TGA-Kurve unter Luftatmosphäre zeigt, dass es sich rasch und bei einer niedrigeren Temperatur zersetzt. Es scheint somit logisch, dass die Erhöhung des Gehalts an Eisenacetylacetonat die Wärmebeständigkeit der Mischung beeinträchtigt.Too large an amount of iron acetylacetonate apparently leads to a reduction in the ignition resistance of the PE-LD, which in turn, due to the low heat resistance of the Eisenacetylacetonats the reduction of the thermal stability of the PE-LD (Figure 5). Its TGA curve under air atmosphere shows that it decomposes rapidly and at a lower temperature. It thus seems logical that increasing the content of iron acetylacetonate affects the heat resistance of the mixture.
Weitere ZusammensetzungenOther compositions
Die folgenden Zusammensetzungen C1 bis C5 (und zu Vergleichszwecken C0) wurde hergestellt und anschließend geprüft: C1: (PE-LD / 10 % PE-LDgMA) - 20 % PC (Polycarbonat, weichmacherhaltig mit TCP) - 1 % Fe-acetylacetonat (ohne Siliciumdioxid und ohne Aluminium) C2: (PE-LD / 10 % PE-LDgMA) - 20 % PC (weichmacherhaltig) - 3 % Aluminium - 1 % Fe-acetylacetonat (ohne Siliciumdioxid) C3: (PE-LD / 5 % PE-LDgMA) - 20 % PC (weichmacherhaltig) - 5 % Siliciumdioxid (TS530) - 1 % Eisenacetylacetonat (ohne Aluminium) C4: (PE-LD / 5 % PE-LDgMA) - 5 % TS530 - 3 % Aluminium - 1 % Fe-acetylacetonat (ohne PC) C5: (PE-LD / 5 % PE-LDgMA) - 20 % PC (weichmacherhaltig) - 5 % TS530 - 3 % Aluminium - 1 % Eisenacetylacetonat C0: (PE-LD / 5 % PE-LDgMA) - 20 % PC (weichmacherhaltig) - 5 % TS530 - 3 % Aluminium (ohne Fe-acetylacetonat), zu VergleichszweckenThe following compositions C1 to C5 (and for comparative purposes C0) were prepared and then tested: C1: (PE-LD / 10% PE-LDgMA) - 20% PC (polycarbonate, plasticized with TCP) - 1% Fe-acetylacetonate (without Silicon dioxide and without aluminum) C2: (PE-LD / 10% PE-LDgMA) - 20% PC (plasticized) - 3% aluminum - 1% Fe-acetylacetonate (without silicon dioxide) C3: (PE-LD / 5% PE- LDgMA) - 20% PC (plasticized) - 5% silicon dioxide (TS530) - 1% iron acetylacetonate (without aluminum) C4: (PE-LD / 5% PE-LDgMA) - 5% TS530 - 3% aluminum - 1% Fe acetylacetonate (without PC) C5: (PE-LD / 5% PE-LDgMA) - 20% PC (plasticized) - 5% TS530 - 3% aluminum - 1% iron acetylacetonate C0: (PE-LD / 5% PE-LDgMA) - 20% PC (plasticizer-containing) - 5% TS530 - 3% aluminum (without Fe-acetylacetonate), for comparison purposes
Wie die untenstehende Tabelle 2 zeigt, werden mit der Zusammensetzung C5, welche die Kombination mehrerer Bestandteile umfasst, hervorragende TTI-Ergebnisse von durchschnittlich 53,5 s erzielt, wohingegen die ähnliche Vergleichszusammensetzung C0 ohne Fe(acac)3 eine mittlere TTI von lediglich 37 aufweist.As shown in Table 2 below, the composition C5 comprising the combination of several ingredients gives excellent TTI results of an average of 53.5 seconds whereas the similar comparison composition C0 without Fe (acac) 3 has an average TTI of only 37 ,
Siliciumdioxid scheint sich bei Zusammensetzungen, die Eisen(III)acetylacetonat umfassen, günstig auszuwirken, sowohl auf die TTI als auch auf die HRR (siehe Fig. 6).Silica appears to have a beneficial effect on compositions comprising ferric acetylacetonate, both TTI and HRR (see FIG. 6).
Tabelle 2: Entzündungsfrist bei der MLC-Prüfung mit 70 kW/m2Table 2: Inflammation period for the 70 kW / m2 MLC test
In Fig. 6 sind für die verschiedenartigen Mischungen die Kurven der Wärmeabgabe bei der MLC-Prüfung mit 35 kW/m2 dargestellt. Es ist festzustellen, dass die beiden Zusammensetzungen, welche keinerlei Siliciumdioxid enthalten, zu hohen Werten der pHRR (> als 400 kW/m2) führen. Es kann daraus geschlossen werden, dass das Vorliegen von Siliciumdioxid eine günstige Wirkung hat, wenn relativ niedrige pHRR-Werte erzielt werden sollen.FIG. 6 shows the curves of the heat release in the MLC test at 35 kW / m 2 for the various mixtures. It should be noted that the two compositions which do not contain any silica lead to high pHRR (> 400 kW / m2) values. It can be concluded that the presence of silica has a beneficial effect if relatively low pHRR values are to be achieved.
Die Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse für die Mischungen PE-LD / PE-LDgMA / PC (weichmacherhaltig) / Si / Alu / Fe(acac)3 mit Gehalten an Fe(acac)3 von 0,1 %, 0,3 %, 0,5 %, 0,7 % und 1%.Table 3 shows the results for the mixtures PE-LD / PE-LDgMA / PC (plasticizer-containing) / Si / Alu / Fe (acac) 3 with Fe (acac) 3 contents of 0.1%, 0.3%, 0.5%, 0.7% and 1%.
Tabelle 3: Entzündungsfrist bei der MLC-Prüfung mit 70 kW/m2Table 3: Inflammation period for the 70 kW / m2 MLC test
Bezüglich der Mischungen, die in Tabelle 3 angegeben sind, ist festzustellen, dass sich selbst bei sehr geringen Konzentrationen eine Verbesserung zeigt. Die Verbesserung kann von den übrigen Bestandteilen der Mischung abhängen. Nichtsdestoweniger scheint ein Gehalt von 0,5 % anWith regard to the mixtures given in Table 3, it can be seen that there is an improvement even at very low concentrations. The improvement may depend on the other ingredients of the mixture. Nevertheless, a content of 0.5% appears
Eisen(III)acetylacetonat ein angemessener Wert für die geprüften Mischungen zu sein.Iron (III) acetylacetonate to be an appropriate value for the tested mixtures.
ZusammenfassungSummary
Bei den Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angestellt wurden, konnte gezeigt werden, dass Eisen(III)acetylacetonat in PE-Zusammensetzungen zweckmäßigerweise dazu verwendet werden kann, Zusammensetzungen auf Basis von PE flammfest zu machen.In the investigations made in the context of the present invention it could be shown that iron (III) acetylacetonate in PE compositions can be expediently used to flameproof compositions based on PE.
Ohne eine bestimmte Theorie für bindend erklären zu wollen, wird angenommen, dass Eisen(III)acetylacetonat die Verkohlung des PE bei dessen Zersetzung begünstigt, wodurch es zu einer Verbesserung derWithout wishing to be bound by any particular theory, it is believed that ferric acetylacetonate favors carbonization of the PE upon its decomposition, thereby improving its performance
Widerstandsfähigkeit der Dünnschicht kommt, die sich an der Oberfläche der sich zersetzenden Platte bildet, was wiederum eine Verringerung der Menge an freigesetzten flüchtigen brennbaren Stoffen bewirkt.Resistance of the thin film is formed, which forms on the surface of the decomposing plate, which in turn causes a reduction in the amount of released volatile combustibles.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Beständigkeit der PE-Zusammensetzungen bei Feuereinwirkung weiter verbessert werden kann, indem andere Arten von Additiven beigemischt werden, um auf diese Weise zum Beispiel einen aufschäumbaren Werkstoff zu entwickeln, der bei Feuereinwikung widerstandsfähig ist.In addition, it has been found that the resistance of the PE compositions to fire can be further enhanced by blending other types of additives to thereby develop, for example, a foamable material which is resistant to fire.
Indem mehrere verschiedenartige zusätzliche Additive kombiniert wurden, konnte eine Beeinträchtigung des Aufschäumvorgangs so weit wie möglich vermieden werden. So konnte bei Verwendung, neben dem Eisen(III)acetylacetonat, eines oder mehrerer weiterer Additive in niedrigen Dosierungen beobachtet werden, dass eine synergistische Flammschutzwirkung erzielt wird, sodass in einer besonders vorteilhaften Variante ein Beispiel einer Polymerzusammensetzung bereitgestellt werden kann, die durch ein geringe Wärmeabgabe, eine zweckmäßige Entzündungsbeständigkeit sowie die Eignung zum Aufschäumen gekennzeichnet ist.By combining several different types of additive additives, it was possible to avoid impairment of the foaming process as much as possible. Thus, in use, in addition to the iron (III) acetylacetonate, one or more other additives in low dosages could be observed that a synergistic flame retardancy is achieved, so that in a particularly advantageous variant, an example of a polymer composition can be provided by a low heat output , a suitable ignition resistance and the ability to foam is characterized.
Dabei kann ein Siliciumdioxidfüllstoff (vorzugsweise mit sehr großer spezifischer Oberfläche, z.B. 225 m2/g) eine wichtige Rolle spielen, da er es offenbar ermöglicht, die Wärmeabgabe bei der Verbrennung deutlich zu verringern. Das Polycarbonat, welches TTP als Weichmacher enthält, ermöglicht es offenbar wiederum, die Verkohlung der Oberfläche des Werkstoffs zu begünstigen, und es scheint sogar, als hätte der Phosphor, welcher in dem Weichmacher enthalten ist, ebenfalls eine positive Wirkung auf die Entzündungsbeständigkeit des Werkstoffs. Darüber hinaus könnten die Aluminiumpartikel, die zu einem Anteil von beispielsweise 3 % verwendet werden, eine Steigerung der Reflexionsvermögens des Werkstoffs für Infrarotstrahlung ermöglichen und auf diese Weise die Geschwindigkeit senken, mit welcher sich dieser oberflächlich erwärmt.In this case, a silica filler (preferably having a very large specific surface area, for example 225 m 2 / g) may play an important role, since it obviously makes it possible to significantly reduce the heat emission during combustion. The polycarbonate containing TTP as a plasticizer, in turn, apparently makes it possible to favor carbonization of the surface of the material, and it even appears that the phosphorus contained in the plasticizer also has a positive effect on the ignition resistance of the material. In addition, the aluminum particles used in a proportion of, for example, 3% could allow for an increase in the reflectivity of the material for infrared radiation and thus reduce the rate at which it superficially heats up.
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