Diese Erfindung betrifft feuerhemmende Polyolefinzusammensetzungen und insbesondere geformte, flammhemmende Polyolefinzusammensetzungen.
Bei vielen Kunststoffartikeln, die für elektronische und elektrische Anwendungen wie auch für viele andere industrielle, technische und Haushaltserzeugnisse verwendet werden, wird den flammhemmenden Eigenschaften grösste Beachtung geschenkt. Polyolefine sind auf diesen Gebieten und insbesondere auf dem Textilgebiet, wo Fäden aus diesen Polymerisaten mit ihren zahlreichen erwünschten, chemischen und physikalischen Eigenschaften viel für spezifische Endverwendungszwecke beitragen, in Betracht gekommen und kommen in Betracht; bisher ist es jedoch nicht möglich gewesen, einen befriedigenden, feuerhemmenden Zusatzstoff bzw. Zusatzstoffe für Polyolefine zu entwickeln.
Bei der Auswahl eines solchen Zusatzstoffes muss auf die Eigenschaften des Harzes, wie Farbe, Flexibilität, Reissfestigkeit, elektrische Eigenschaften, Erweichungspunkt usw., Rücksicht genommen werden. Bislang war es nicht möglich, ein technisch geeignetes System zu entwickeln, das Polyolefinen feuerhemmende Eigenschaften verleiht, ohne einige der gewünschten Eigenschaften des Harzes zu beeinträchtigen.
Beispielsweise ist es bekannt, dass verschiedene Verbindungen, die Halogene und/oder Phosphor enthalten, einigen brennbaren Stoffen feuerhemmende Eigenschaften verleihen; ein Weg, um diese Stoffe den Polymerisaten in ausreichenden Mengen, um die Polymerisate wie erfordert feuerbeständig zu machen, ohne erwünschte Eigenschaften zu beeinträchtigen, wurde jedoch bei vielen Stoffen nicht immer gefunden und konnte auch bei den Polyolefinen nicht gefunden werden.
Durch die vorliegende Erfindung werden die früher angetroffenen Schwierigkeiten überwunden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine feuerhemmende Polyolefinzusammensetzung, die ein Polyolefin und eine organische Bromverbindung enthält, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die organische Bromverbindung in dem Polyolefin mit Hilfe eines Dispergiermittels dispergiert ist.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Polyolefinzusammensetzung einen Gehalt an organischer Bromverbindung von
1 bis 8 Gew. %, insbesondere 3 bis 8 Gew. %, bezogen auf das
Gewicht der Zusammensetzung und einen Gehalt an Dispergiermittel von 0,05 bis 20 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung auf.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen feuerhemmenden Polyolefinzusammensetzung das sich dadurch auszeichnet, dass man das Polyolefin, die organische Bromverbindung und das Dispergiermittel miteinander vereinigt und gründlich miteinander vermischt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemässen feuerhemmenden Polyolefinzusammensetzung zur Herstellung eines geformten Produktes durch Extrudieren.
Unter dem Ausdruck Dispergiermittel wird ein Dispergiermittel verstanden, das die Bildung und Stabilisierung einer Dispersion eines Stoffes in einem anderen fördert.
Das Dispergiermittel ist für diese polymere Zusammensetzung von grösster Wichtigkeit, weil es mit der verwendeten organischen Bromverbindung sehr verträglich sein muss, d. h.
bei der Extrusionstemperatur genügend verträglich sein muss, um eine Trennung der Bestandteile zu verhindern, jedoch in dem System bei den Endverwendungstemperaturen ausreichend verträglich sein muss, um ein Ausschwitzen oder Auswandern zu verhindern.
Das Dispergiermittel wird dem erfindungsgemässen System zugesetzt, damit die aktiven Bestandteile, d. h. die organische Bromverbindung, rasch und wirksam, praktisch einheitlich durch die amorphen Teile des Polymerisats, ohne die kristallinen Teile zu solvatisieren, oder in irgend einer Weise eine bedeutende Kristallisation des Polymerisats zu verhindern, diespergiert werden. Das hier verwendete Dispergiermittel muss diese Merkmale aufweisen, muss aber auch ermöglichen, dass die organische Bromverbindung von den amorphen Teilen des Polyolefins absorbiert wird, da die beiden, soweit bekannt, nicht miteinander verträglich oder ineinander dispergierbar sind. So muss das Dispergiermittel sowohl mit dem Polyolefin als auch der verwendeten organischen Bromverbindung verträglich sein, und es muss die organische Bromverbindung leicht in dem Polyolefin dispergieren.
Es darf auch die Zusammensetzung nicht verlassen, wozu erforderlich ist, dass es einen niedrigen Dampfdruck und eine niedrige Diffusionsgeschwindigkeit im Polyolefin aufweist.
Repräsentative Dispergiermittel, die alle diese Erfordernisse erfüllen können, sind chlorierte Polyphenylverbindungen, zu denen beliebige der Biphenyl- oder der Triphenyl-Verbindun- gen, die ungefähr 20 bis ungefähr 70 Gew. % Chlor enthalten, oder Mischungen chlorierter Biphenyle und Triphenyle, die ungefähr 20 bis 70'iio Chlor enthalten, gehören. Geeignete Beispiele solcher chlorierter Polyphenylverbindungen sind chloriertes Biphenyl, das 60 Gew. % Chlor enthält, chloriertes Triphenyl, das 60 Gew. % Chlor enthält, und eine Mischung aus chloriertem Triphenyl und chloriertem Biphenyl, die 65 Gew. % Chlor enthält, usw.
Andere annehmbare Dispergiermittel, welche die hier aufgeführten, verlangten Anforderungen erfüllen, sind chloriertes Naphthalin, das unter dem Handelsnamen Halowax von der Firma Koppers Company, Inc., verkauft wird, Stearinsäure, Chlorendinsäureanhydrid und ausgewählte Wachse usw.
Das Dispergiermittel muss in der Zusammensetzung in Mengen von ungefähr 0,05 bis ungefähr 20 Gew. %, vorzugsweise von 5 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der entstehenden Polyolefinzusammensetzung, vorhanden sein.
Der genaue Bereich hängt von dem ausgewählten Dispergiermittel ab. Beispielsweise kann chloriertes Biphenyl in Mengen von bis zu 20% ohne Ausschwitzen verwendet werden, während bei Stearinsäure das Ausschwitzen bei einer Konzentration von ungefähr 1% beginnt und bei Konzentrationen grösser als 4% prohibitiv wird. Dem System kann mehr als ein Dispergiermittel zugesetzt werden, jedoch müssen ihre vereinigten Mengen in die oben angegebenen Grenzen fallen.
Unterhalb ungefähr 0,05 % reicht die Dispergiermittelmenge nicht mehr aus, um die erforderten Funktionen zu erfüllen, und beim Altern des Harzes scheidet sich die organische Bromverbindung aus, und das Ausschwitzen kann unregelmässig werden. Mengen von mehr als ungefähr 20% sind unwirtschaftlich. Der bei diesem Gehalt erzielte Grad an Feuerbeständigkeit ist mehr als ausreichend. Ausserdem bewirkt ein Zusatz grösserer Mengen an Dispergiermittel zu der Polymerisatmischung eine Verminderung der Eigenschaften des Polyolefins.
Mit besonderem Bezug auf eine Definition für den aktiven, feuerhemmenden Zusatzstoff, d. h. die organische Bromverbindung, wurde während der Arbeiten zur Entwicklung der vorliegenden Erfindung gefunden, dass dieser feuerhemmende Zusatzstoff (a) wasser- und witterungsbeständig sein muss, (b) kein Wasser enthalten darf und einen ausreichend niedrigen Dampfdruck haben muss, damit er ohne Gasen extrudiert werden kann, (c) bei den Extrusionstemperaturen für das verwendete Polyolefin gute thermische Stabilität besitzen muss, (d) die Eigenschaft besitzen muss, dass er mit dem Polyolefin bei der Extrusionstemperatur und den Endverwendungstemperaturen verträglich gemacht werden kann, so dass er aus dem Polymerisat nicht ausschwitzt bzw.
sich abscheidet, (e) einen hohen Prozentsatz an Brom enthalten muss, so dass eine geringe Menge des Zusatzstoffs wirksam ist, da ein Zusatz einer wesentlichen Menge des Zusatzstoffes zweifellos die erwünschten Eigenschaften des Polymerisats zum Verschwin den bringen oder doch beeinträchtigen würde, und (f) mit dem Grund-Polyolefinpolymerisat bei den Extrusionstemperaturen nicht reagieren darf, jedoch bei Zündtemperaturen ausreichend reaktiv oder unstabil sein muss, um eine Flamme auszulöschen oder eine Verbrennung zu verhindern. Diese Merkmale definieren die organischen Bromverbindungen, welche die aktiven Bestandteile darstellen und somit wesentliche Elemente dieser Erfindung sind.
Repräsentative Beispiele solcher Verbindungen sind Phosgard, B52-RS, eine von der Monsanto Chemical Company verkaufte Brom enthaltende organische Phosphorverbindung der Formel
EMI2.1
und tris-2,3-Dibrompropylphosphat, d. h. die Verbindung der Formel
EMI2.2
Die organischen Bromphosphate bzw. Bromphosphonate stellen die bevorzugten, aktiven, feuerhemmenden Bestandteile dieser Erfindung dar.
Wesentlich ist, dass die organische Bromverbindung Feuerbeständigkeit verleiht, sie muss aber auch eine ausreichende thermische Stabilität aufweisen und bei ungefähr 2040C einen genügend niedrigen Dampfdruck besitzen, so dass sie ohne Gasen oder Umsetzung mit dem Polyolefin in dem Extruder extrudiert werden kann. Es scheint, dass, wenn einmal das Brom der Verbindung mit dem Polyolefinharz reagieren wird, viele wünschenswerte Eigenschaften des Polyolefins verloren gehen.
Da die bekannten organischen Bromverbindungen, die Feuerhemmung bewirken, mit Polyolefinen nicht verträglich sind, ist auch die Einverleibung der spezifischen Dispergiermittel, die früher definiert wurden, in den angegebenen Bereichen wesentlich. Ohne eine Verwendung dieser Dispergiermittel bleiben die möglichen Konzentrationen der feuerhemmenden, organischen Bromverbindungen in den Polyolefinen weit unterhalb denjenigen Konzentrationen, die zur Erzielung der erforderlichen flammhemmenden Eigenschaften des Harzes notwendig sind, und die erforderliche, gleichmässige Verteilung ist nicht gewährleistet.
In den erfindungsgemässen, polymeren Zusammensetzungen in Fadenform müssen die feuerhemmenden, organischen Bromverbindungen in Mengen im Bereich von ungefähr 3 bis ungefähr 12 Gew. %, vorzugsweise von ca. 6 bis 10 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefinharzzusammensetzung, bei Konzentrationen von ungefähr 5 bis ca. 7% elementaren Brom vorhanden sein. Bei diesen Gehalten erlischt ein direktes Monofilament (300 ) in weniger als einer Sekunde nach einer Zündzeit von 3 Sekunden. Bei weniger als 3 % wird die erforderliche Feuerfestigkeit nicht erreicht, und oberhalb ungefähr 12% tauchen Probleme hinsichtlich mangelnder Verträglichkeit auf, und es beginnt sich ein Versagen des Polymers zu zeigen.
Wenn entflammbare Pigmente vorhanden sind, muss die untere Grenze erhöht werden, und in diesem Fall ist ein Minimum von ungefähr 3,5% annehmbar.
Vorzugsweise ist die obere Grenze für das organische Brom 12 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht, diese Menge hängt jedoch vom Verfahren, den Arbeitsbedingungen und der für das Mischen verwendeten Apparatur ab. Das erfindungsgemässe System kann bis zu 15 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht, organische Bromverbindungen und daher bis zu ca. 10% elementares Brom enthalten; bei Vorhandensein von ca. 12 bis 15% organischem Brom muss jedoch äusserste Sorgfalt auf die Einhaltung der Mischungszeit und -temperatur verwendet werden, damit sichergestellt ist, dass die organische Bromverbindung während des Mischens oder Auspressens des Polymeren nicht aktiviert oder reaktionsfähig gemacht wird.
Wenn sie aktiviert würde, würde das Brom in Freiheit gesetzt werden und unverträgliche Nebenprodukte würden entstehen.
Die in einer Menge von 3 bis 12% benötigte, organische Bromverbindung wird so konditioniert, dass das organische Brom mindestens 2% bis zu ungefähr 8 % elementares Brom enthält. Bei weniger als 2% reicht das vorhandene elementare Brom nicht aus, um dem Polyolefinharz die gewünschte feuerhemmende Eigenschaft zu verleihen, und bei mehr als ungefähr 8 % ist das Harz gewöhnlich nicht extrudierbar.
Die oben angegebenen Grenzen sind bei Fäden in Geweben, wo sowohl die Kett- als auch die Schussfäden die erfindungsgemässe Zusammensetzung enthalten, annehmbar; wenn jedoch nur die Kett- oder nur die Schussfäden den feuerhemmenden Zusatzstoff enthalten, oder wenn weniger als praktisch alle Fäden des im wesentlichen ein Polyolefingewebe darstellenden Gewebes diesen Zusatzstoff enthalten, muss das Mindesterfordernis für elementares Brom auf 5 % festgesetzt werden.
Wenn auf der anderen Seite das Polyolefin nicht zu einem Faden sondern zu einem anderen Gebilde verformt werden soll, d. h. wenn weniger Oberfläche je Einheit/Masse dem Sauerstoff ausgesetzt wird, und wenn es somit schwierig wird, in dem geformten Gegenstand eine hohe Massentemperatur zu erzeugen, ist die verwendete Menge der organischen Bromverbindung geringer, obgleich sie auch hier ausreichend sein muss, um alle früher in diesem Zusammenhang angegebenen Forderungen zu erfüllen. Ein Verlust an Oberfläche zeigt sich beispielsweise bei einer Folie oder einem geformten Gegenstand, wo weniger Oberfläche je Masseneinheit der Luft und damit dem Sauerstoff ausgesetzt wird als bei einem Faden.
Dies hemmt die Verbrennung, da weniger Sauerstoff zur Unterstützung der Verbrennung des ganzen Gegenstandes zur Verfügung steht. Zusätzlich liegt in einem solchen geformten Gegenstand ein grösserer Querschnitt vor als normalerweise bei einem kleinen Faden, und es wird daher schwierig, eine hohe Massetemperatur zu erreichen, d. h. die Temperatur, die in dem Polymerisat bei Hitzeeinwirkung erreicht wird, die normalerweise ausreicht, um die Verbrennung einzuleiten, da wiederum zu wenig Oberfläche der Hitze ausgesetzt wird.
Somit werden die Vorteile dieser Erfindung erreicht, wenn nur ungefähr 1% organisches Brom in Folien von 12 bis 18 y Dicke und in geformten oder anders gestalteten Gegenständen mit mindestens dieser Dicke vorliegt.
Jedenfalls kann innerhalb des mit Bezug auf Fäden und andere geformte Gegenstände oben angegebenen Bereichs auch gegebenenfalls mehr als eine organische Bromverbindung zugesetzt werden, aber ihre im Polymerisat vorhandene Menge muss mit den für die Anwesenheit von einer Verbindung angegebenen Grenzen in Übereinstimmung stehen.
Wenn die Fäden gefärbt werden sollen, können dem System, d. h. entweder der Vormischung oder dem Extrudat, ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines feinteiligen, anorganischen Pigments oder Russ zugesetzt werden. Obgleich ohne ernsthafte Beeinträchtigung der erzeugten Feuerbeständigkeit oder anderer gewünschter Eigenschaften des Polyolefinharzes ziemlich allgemein alle Russorten für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, ist es wesentlich, dass sie in dem System verträglich sind und dass sie nicht selbst mit den anderen Bestandteilen reagieren oder Zusatzstoffe enthalten, die so reagieren könnten.
Um beste Ergebnisse zu erhalten, werden vorzugsweise ein vorher gemischtes Russkonzentrat, d. h. eine Russ enthaltende Vormischung, eine geringe Menge Harz, mit dem der Russ vermischt werden soll, Dispergiermittel für den Russ in der Mischung und eine geringe Menge anderer inerter Zusatzstoffe verwendet. Wiederum gilt, dass diese mit dem System verträglich sein müssen und nicht mit den Bestandteilen reagieren dürfen.
Die Extrusionsstabilität der Mischung kann durch Zusatz von nur 0,05Gc, bezogen auf das Gewicht der gesamten Mischung, Stearinsäure verbessert werden. Es muss jedoch dafür Sorge getragen werden, dass nicht mehr als ungefähr 4% zugegeben werden, da die Stearinsäure die Entflammbarkeit des Produktes bei höheren Konzentrationen zu erhöhen neigt.
Vorzugsweise werden ungefähr 5 bis ungefähr 1% zugesetzt; da jedoch die Stearinsäure aus als Dispergiermittel fungiert, müssen die Anforderungen an die vorhandenen Mengen mit den für das Dispergiermittel angegebenen in Übereinstimmung gebracht werden, jedoch sollten in keinem Falle mehr als 4% Stearinsäure, entweder in Kombination mit einem anderen Dispergiermittel oder allein, zugegen sein.
Stearinsäure erwies sich als vorteilhaft für das Extrudieren, da sie die Schnecke offenbar sauber hält und eine Reaktion im Extruder, die durch Extruderteilchen katalysiert würde, verhindert.
Obgleich eine Mischung der angegebenen Bestandteile, d. h.
der organischen Bromverbindung und des spezifischen Dispergiermittels (mit oder ohne Stearinsäure) extrudierbar ist, besitzt sie keine ausreichende Verträglichkeit mit dem Polyolefin, um auf dem Wege über ein Vorbackverfahren von 30 Minuten bis zu einigen Stunden Dauer in einem 1490C heissen Ofen in Harzkügelchen oberflächen-absorbiert werden zu können. Es ist daher erwünscht, dass das verwendete Polyolefinharz in Schuppen- oder Pulverform vorliegt ud vorgemischt wird, indem (a) eine Mischung aus feinteiligem Polyolefinharz, einem Dispergiermittel und einer organischen Bromverbin dung in einem geeigneten Mischer, beispielsweise einem Blattfedermischer nach Hobart, zu einer Mischung vermengt wird, die ausreichend schliessfähig ist, damit das Gut durch den Einfülltrichter des Extruders eingefüllt und auch ununterbro chen durch den Extruder gefördert werden kann.
Es ist wün schenswert, dass das Vermischen bei Raumtemperatur, d. h.
bei 270C oder darunter, durchgeführt wird, und dass sowohl das Harz als auch die Zusatzstoffe vor dem Mischen bei 270C oder darunter vorliegen, damit ein vollständiges Benetzen der Einzelteilchen, das die freifliessenden Eigenschaften der Mischung zunichte machen würde, vermieden wird. Die Mischungsdauer sollte auf einige Minuten begrenzt werden, damit ein vollständiges Benetzen der Einzelteilchen vermieden wird. Die Vormischung kann natürlich leicht, wenn gewünscht, granuliert werden.
Vorzugsweise wird ein Heiss-Misch-Verfahren angewendet, bei dem das Polyolefinharz auf eine Temperatur zwischen ca.
52 und 930C erhitzt wird. Die organische Bromverbindung, das Dispergiermittel und irgendwelche anderen Zusatzstoffe werden zusammen, aber getrennt von dem Polyolefin auf eine Temperatur zwischen 52 und 93oC erhitzt. Die Zusatzstoffe werden dem Harz zugesetzt und die Mischung wird gründlich durchgemischt, um die Zusatzstoffe im wesentlichen gleichförmig in dem Harz zu verteilen und eine gleichförmige Aufnahmefähigkeit des Harzes für die Zusatzstoffe zu erreichen. Es entsteht eine frei fliessende Mischung, die sich ausgezeichnet als Ausgangsmaterial für Strangpressen und andere formgebenden Verfahren eignet.
Die Mischung wird bei einer Temperatur zwischen ca. 177 und ca. 2460C ausgepresst. Unterhalb von 1770C sind die Viskositäten für eine gute Verarbeitung zu hoch und oberhalb von 2460C erfolgt wegen der zu heftigen Reaktion Depolymerisierung. Unterhalb von 1770C ist die Viskosität für gutes Strangpressen zu hoch und ausserdem sind die Ergebnisse im allgemeinen unbefriedigend, weil das Eindringen oder Absorbieren der Flüssigkeit in dem Polymerisat fast ausschliesslich durch die amorphen Bereiche im Polymerisat erfolgt und die Polyolefine unterhalb dieser Temperatur ungenügende Amorphie aufweisen.
Die auf die Polyolefine angewandte Hitze sollte ausreichend weit unterhalb des Schmelzpunktes des speziellen Polymerisats liegen, damit der feinteilige Zustand des Harzes mit Sicherheit beibehalten bleibt und dadurch die freifliessende Eigenschaft dieser Zwischenzusammensetzung, die die Handhabung usw.
während der Verarbeitungsstufen, die zur Gewinnung des Endproduktes nachfolgen, erleichtert, gewährleistet wird.
Der Zusatz des Dispergiermittels gestattet eine rasche und vollständige Diffusion der Teilchen der aktiven, feuerhemmenden, organischen Bromverbindung und bewirkt eine rasche Dispergierung dieser aktiven Bestandteile einheitlich durch die Polymerisatmasse, wodurch ein gleichmässiges Produkt entsteht.
Für den Zusatz des Dispergiermittels zu der organischen Bromverbindung werden diese Bestandteile ausreichend gemischt, um für eine praktisch homogene Mischung zu sorgen.
Diese Mischung wird mit dem feinteiligen Polyolefin vereinigt, und die Bestandteile werden wiederum gründlich gemischt, um eine praktisch einheitliche Verteilung der Bestandteile in der ganzen Zusammensetzung sicherzustellen.
Bei dem letzteren Mischungsvorgang ist es sehr wichtig, dass die Bestandteile dispergiert werden, damit eine Harzmischung entsteht, die ein Extrudieren eines einheitlichen Polymerisates gewährleistet, in dem die Polymerisatbereiche einheitlich sind und nicht in ihren chemischen oder physikalischen Eigenschaften von benachbarten oder anderen Polymerisatbereichen abweichen; es ist jedoch gleicherweise wichtig, dass im Falle der Anwendung eines Kalt-Misch-Verfahrens kein Übermischen erfolgt, da dadurch die Einzelteilchen des Polypropylens benetzt werden würden und die Eigenschaften des Freifliessens der Harzmischung vermindert werden würden.
Wird ein Heiss-Misch-Verfahren angewendet, ist es gleicherweise wichtig, dass die Bestandteile gründlich durchmischt werden, um eine gleichmässige Verteilung und Absorption der Zusatzstoffe in dem Polymer zu erreichen, wodurch gleichmässige feuerhemmende Eigenschaften sichergestellt sind.
Dadurch entsteht ausserdem ein gut frei-fliessendes Material für die Strangpresse. Ein gut frei-fliessendes Beschickungsmaterial für den Extruder ist erwünscht, wenn ein einheitliches Extrudieren ohne Unterbrechung des Gutes infolge Brückenbilden im Einfülltrichter erzielt werden soll.
Das Extrudieren erfolgt bei ungefähr 2040C, obgleich der annehmbare Temperaturbereich zwischen ungefähr 190 und ungefähr 2460C festgestellt wurde. Wenn man weit unterhalb 190oC extrudiert, bewirkt man Schmelzbrüche im Polymerisat, und wenn man weit oberhalb 246 C extrudiert, erhält man eine unerwünschte und schädliche Reaktion zwischen den Bestandteilen und dem Polymerisat.
Das Extruderpolymerisat wird abgekühlt und dann auf ungefähr 1490C erhitzt, damit es verstreckt und dadurch mit der nötigen Reissfestigkeit versehen werden kann. Im Idealfalle wird das Verstrecken bei einem Verhältnis von 6:1 vorgenommen, aber auch ein Bereich von ungefähr 4:1 bis ungefähr 8:1 erweist sich als zufriedenstellend. Es versteht sich, dass durch Variation des Streckenverhältnisses die Reissfestigkeit des Polymerisats ebenfalls variiert wird.
Das Extrudieren dieser Mischung sollte bei einer Temperatur, die ungefähr 2460C nicht übersteigt, vorgenommen werden, da oberhalb dieses Bereichs eine unerwünschte Reaktion zwischen der organischen Bromverbindung und dem Polyolefin stattfinden kann, die zu einem vollständigen oder teilweisen Verlust der Festigkeit des Polymerisats und einer Verschlechterung anderer erwünschter Eigenschaften führen kann.
Es ist möglich, dass die Temperatur von 2460C bei oder während des Extrudierens überschritten wird; in diesem Falle müssen jedoch die Dispergenzien bzw. das Dispergenz im Polymerisatsystem so gewählt sein, dass sie die organische Bromverbindung an einer Vereinigung zu Konzentraten etwas grösserer Masse innerhalb des Polymerisats und damit an der Ausbildung einer Anzahl von Stellen, deren Konzentration ausreicht, die Reaktion zwischen dem Brom des feuerhemmenden Zusatzstoffes und dem Polyolefinpolymerisat auszulösen, hindern. Das ausgewählte Dispergiermittel kann in diesem Falle unter die früher angegebene Definition fallen, es kann aber auch die Fähigkeit haben, diese Neigung des Broms des feuerhemmenden Zusatzstoffes, mit dem Grundpolyolefinpolymerisat zu reagieren, zu unterdrücken.
Wie früher festgestellt, liegt das Polyolefin zweckmässigerweise in feinteiliger Form vor, d. h. in Pulver- oder Flockenform, da der Zusatzstoff sich dann leicht in ihn dispergiert.
Von den Polyolefinen werden die Poly-(l-olefinen bevorzugt.
Diese Polymerisate sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine solche Konfiguration aufweisen, bei der alle Substituentengruppen, von Wasserstoff abgesehen, oberhalb oder alle unterhalb der Ebene der Hauptpolymerisatkette liegen. Hierher gehören beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Poly-1- buten und deren Copolymerisate. Das für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung am besten geeignete Polyolefin ist Polypropylen wegen seiner sehr erwünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften.
Es ist erwünscht, dass das Polyolefinharz in feinteiliger Form, d. h. in flockiger oder körniger Form vorliegt, da in diesem physikalischen Zustand eine maximale Oberfläche bereitgestellt wird. Dies unterstützt das Eindringen der Mischung des Dispergiermittels und der feuerhemmenden, organischen Bromverbindung in das Polyolefinharz. Da die organische Bromverbindung und das Polyolefinharz normalerweise nicht verträglich sind, wird man sonst auf gewisse Schwierigkeiten treffen, da mit Sicherheit mindestens eine minimale Menge des feuerhemmenden Bestandteils im Polyolefinharz dispergiert werden muss.
Andererseits kann die Oberfläche eines geformten Gebildes aus Polyolefin beschichtet werden; es muss jedoch hier eine geeignete Auswahl an Dispergiermittel oder einer Kombination von Dispergiermitteln getroffen werden, welche das Eindringen mindestens der minimalen Menge der feuerhemmenden Bestandteile in das Polymerisat oder zumindest in die unmittelbar anschliessende Oberfläche des Polymerisates unterstützen. Natürlich wird dieses Problem vermieden, wenn der feuerhemmende Zusatzstoff einfach auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht wird, wenn er in die Oberfläche nur in einer Menge eindringt, die ausreicht, um ein Festhaften an dem Polyolefingegenstand zu gestatten und somit eine verhältnismässig permanente Schutzschicht zu erzeugen.
Es gibt eine Polyolefinzusammensetzung, die eine stark erhöhte Beständigkeit gegen einen Abbau bei Einwirkung von Sonnenlicht und Witterung besitzt. In dieser Zusammensetzung wird ein System von gewissen ausgewählten Stabilisatoren in Mengen von ungefähr 0,1 bis ungefähr 9 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der gesamten Polymerisatzusammensetzung, verwendet. Eine gleiche Menge solcher Stabilisatoren kann der erfindungsgemässen Zusammensetzung zur Verbesserung des Polymerisates zugesetzt werden. Dadurch wird seine Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und Ultraviolettabbau stark erhöht. Die Stabilisatoren des Systems sind Ultraviolettlichtabsorptionsmittel, Antioxidantien und Hitzeabsorptionsmittel.
Bei der Betrachtung der Ultraviolettabsorptionsmittel kommt es auf denjenigen Teil des Spektrums des Sonnenlichtes, d. h. auf den Ultraviolettanteil, an, dessen Energie ausreicht, um chemische Bindungen aufzubrechen oder in anderen Worten photochemischen Abbau des geformten Polyolefingebildes zu bewirken. In dem erfindungsgemässen System müssen die Ultraviolettabsorptionsmittel auf diejenigen begrenzt werden, die mit den besonderen, hier definierten Polyolefinen verträglich sind.
Diese werden durch p-Octylphenyl-salicylat, 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenol, das von der Firma American Cyanamid verkauft und als UV-531 bezeichnet wird; AT539, ein substituiertes Acrylnitril, das von der Firma Antra Chemical Company hergestellt wird; einen nickelorganischen Komplex AM-101, der von der Firma Ferro Chemical hergestellt wird; und das tert.-Butyl-salicylat der Dow Chemical Company veranschaulicht. Das Ultraviolettabsorptionsmittel kann in einer Menge von 0,0 bis ungefähr 5 Gew. % im fertigen Produkt vorliegen. Wenn ein Effekt des Ultraviolettabsorptionsmittels erwünscht ist, sind ungefähr 0,25 bis ungefähr 5 Gew. % annehmbare Grenzen.
Auch die für das erfindungsgemässe System in Betracht kommenden Antioxidantien müssen mit den Polyolefinen bei den Extrusionstemperaturen und den Verwendungstemperaturen verträglich sein, d. h. sie dürfen nicht ausschwitzen, und sie müssen auch eine ausreichende Hitzestabilität bei der Extrusionstemperatur besitzen, damit die Polyolefinzusammensetzung extrudiert werden kann. Sie müssen ferner Farbstabilität aufweisen, so dass während oder nach der Extrusion bzw.
während einer vernünftigen Lebenszeit des Polymerisats kein oder nur ein geringer Farbwechsel auftritt. Sie müssen weiterhin ausgezeichnete Wasserbeständigkeit aufweisen, so dass sie nicht durch Feuchtigkeit aus dem Endprodukt ausgelaugt werden, wodurch die Reissfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit, die erwünscht sind, verloren gingen.
Die Antioxidantien, die unter diese Definition fallen, werden durch 2,6-Di-tert.butylp-cresol; RA-1093, Irganox 565 , 858, 1076 und 1093, die sämtlich von der Firma Geigy Chemical Company hergestellt und verkauft werden; Santanox , ein Dialkylphenolsulfid, das von der Monsanto Chemical hergestellt und verkauft wird; Topanol C.A. , ein 3:1 Kondensat aus 3-Methyl-6-tert.-butylphenol und Crotonaldehyd, Nonox WSP und Nonox CL , die von der Firma Arnold Hoffmann and Company hergestellt werden; zwei phenolische Antioxidantien der Firma American Cyanamid Company; 2246 und 425; 703, das von der Firma Ethyl Corporation verkauft wird; 2,4,5-T!ri-hydroxybutyrophe- non; und butyliertes Hydroxytoluol der Firma Shell Chemical Company veranschaulicht.
Um ihre Aufgabe zu erfüllen, müssen diese Antioxidantien in ausreichenden Mengen vorhanden sein, um ein Gehalt von ungefähr 0,05 bis ungefähr 2 Gew.% im Endprodukt sicherzustellen; unter einem mehr kommerziellen Gesichtspunkt betrachtet werden jedoch für die Erfindung Mengen von ungefähr 0,25 bis ungefähr 5 Gew. % in Frage kommen.
Der dritte Zusatztoff wird durch Di-lauryl-thiodipropionat, Di-stearyl-thiodipropionat oder Steroban 20 einen modifizierten polymeren Thioester, der von der Firma Halby Pro ducts Company hergestellt wird, veranschaulicht. Er wird in einer solchen Menge verwendet, dass im Endprodukt ungefähr 0,05 bis ungefähr 2 Gew. %, vorzugsweise ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,5 Gew. %, vorhanden sind. Dieser besondere Zusatzstoff ist deshalb notwendig, weil er mit dem Antioxidans synergistisch reaktiv ist und daher dem polyolefinischen Endfaden Hitzestabilität verleiht.
Auch mit dem Polyolefin verträgliche Hitzestabilisatoren, die eine gute Hitzebeständigkeit während der Extrusion zeigen, können diesem System zugesetzt werden, vorausgesetzt, dass sie nicht wandern.
Es wurde festgestellt, dass die geformten Polyolefingebilde dieser Erfindung flammhemmend sind. Dies wird durch folgende strenge Prüfmethoden belegt.
Der Gegenstand, z. B. ein Gewebe, eine Folie usw., der geprüft werden soll, wird waagrecht gehalten, und eine Flamme wird in unmittelbarer Berührung mit dem Gegenstand gebracht, und diese Stellung wird 5 Sekunden lang aufrecht erhalten, wodurch sich eine Zündzeit von 5 Sekunden ergibt.
Nach Entfernung der Flamme aus der unmittelbaren Berührung mit dem Gegenstand müssen Flammen, die erzeugt worden sind, im Verlauf von weniger als zwei Sekunden selbst erlöschen, wenn der Gegenstand annehmbar sein soll.
Wenn der Gegenstand jedoch ein Einzelfaden ist, dann wird zur Messung seiner Eignung für eine Verwendung für Gewebe die Zündzeit auf zwei bis drei Sekunden erniedrigt, und nach jeder Zünddauer wird die Zeit bis zum Erlöschen gemessen.
Das folgende Beurteilungssystem wurde zur Messung der Brauchbarkeit der Einzelfäden unter Verwendung dieses Prüfverfahrens und der Durchschnittszeit bis zum Erlöschen nach Zündzeiten von 2 und 3 Sekunden entwickelt. Wenn die Flamme 0 bis 1 Sekunden nach Beendigung der durchschnittlichen Zündzeit von 2 und 3 Sekunden weiter brennt, wird die feuerhemmende Wirkung als ausgezeichnet beurteilt. Wenn die Flamme 2 bis 5 Sekunden weiterbrennt, wird der Faden als gut beurteilt, und wenn die Flamme 6 bis 10 Sekunden weiterbrennt, wird die feuerhemmende Wirkung als befriedigend beurteilt; oberhalb 10 Sekunden lautet die Beurteilung schlecht .
Wenn die Fäden eine ausgezeichnete feuerhemmende Beurteilung erhalten, braucht nur das Kett- oder Schussgarn im Gewebe diese Fäden zu enthalten, damit das Gewebe annehmbare, selbst verlöschende Eigenschaften zeigt; bei den Beurteilungen gut und befriedigend müssen jedoch sowohl das Kett- als auch das Schuss-Garn die erfindungsgemässen, flammhemmenden Fäden enthalten. Ein Gewebe, das sowohl in der Kette als auch im Schuss aus Fäden besteht, denen nur die Beurteilung schlecht zuerkannt wurde, erlischt nicht selbst.
Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, in denen alle Gewichtsteile, sofern nicht anders angegeben, als Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht, angegeben sind. Es versteht sich jedoch, dass diese Beispiele, obwohl sie einige der spezifischen Merkmale der Erfindung im einzelnen beschreiben können, in erster Linie zum Zwecke der Veranschaulichung angegeben sind, und dass die Erfindung nicht durch die folgenden Beispiele begrenzt wird.
Beispiel I
Ein Polypropylenmonofilament wird hergestellt, indem 13 Teile Phosgard, B 52-RS, eine organische Brom-phosphor Verbindung, die von Monsanto Chemical Company hergestellt und verkauft wird, zu 87 Teilen Profax 6623, einem Polypropylen in Flockenform, das von Hercules Powder Company verkauft wird, gegeben werden. Die Mischung wird 10 bis 15 Sekunden oder länger gründlich gerührt, um eine praktisch homogene Verteilung sicherzustellen, und wird in den Einfülltrichter eines 24:1 L/D 2,54 cm-Extruders gefüllt, der mit einer 4:1 Kompressionsschnecke und einer 60-40 Siebpackung ( screen pack ) ausgestattet ist. (Dieser besondere Extruder wird im folgenden einfach als 2,54 cm-Extruder bezeichnet.) Die Temperatur des Schneckenteils und des Lochdüsenteils wird auf 204'C eingestellt.
Die aus der oben beschriebenen Mischung extrudierten Monofilamente sind von schlechter Qualität. Sie brechen wiederholt, und es zeigt sich eine Fibrillierung der Fäden. Wenn die extrudierten Fäden einige Zeit lang gelagert werden, ist ein Ausschwitzen zu beobachten.
Während die Fäden hinsichtlich ihrer textilen Merkmale schlecht in der Qualität sind, werden sie hinsichtlich ihrer feuerhemmenden Eigenschaften als gut beurteilt.
Beispiel II
Nach den Methoden der USA-Patentschrift 3 432 459 wird ein ultraviolettlichteinwirkung- und verwitterunghemmendes System, das ein Dispergiermittel enthält, das die von dem erfindungsgemäss verwendeten Dispergiermittel verlangten Anforderungen erfüllt, hergestellt, indem 3,7 Teile DLTDP (DLTDP ist Di4auryl-thiodipropionat), 7,4 Teile Ional, 14,8 Teile OPS (OPS ist p-Octylphenyl-salicylat) und 74,1 Teile Arochlor 1260, das im folgenden als L-1 Ansatz bezeichnet wird, vermischt. Diese Mischung wird zur Auflösung der festen Bestandteile auf 66OC erhitzt.
13 Teile der L- 1-Lösung werden zu 87 Teilen Profax 6501, einem Polypropylen in Flockenform, das von der Firma Hercules Powder Company verkauft wird, gegeben, und nach 10 bis 15 Sekunden, während denen gerührt wird, wird die Arbeitsweise des Beispiels I wiederholt. Die Extrusion ist gut, und die Monofilamente haben ein gutes Aussehen, aber die feuerhemmende Wirkung ist schlecht .
Beispiel III
Nach der Arbeitsweise des Beispiels II wird der L- 1-Ansatz hergestellt, der Ultravioletteinwirkung hemmende und Einflüsse der Witterung hemmende Stoffe und ein erfindungsgemäss verlangtes Dispergiermittel enthält. 10 Teile des L-1 Ansatzes in Lösungsform werden mit 5 Teilen B-52-RS vermischt, und diese zusammengesetzte Lösung wird zu 85 Teilen Profax, 6623 Flocken-Polypropylen, gegeben. Diese Mischung wird 15 Sekunden lang innig vermischt und in den Einzeltrichter des in Beispiel I beschriebenen 2,54-Extruders gefüllt und bei auf 204 C eingestellter Temperatur des Schneckenteils und des Spinndüsenteils extrudiert. Die extrudierten Monofilamente hatten gute bis ausgezeichnete textile Eigenschaften, und es zeigte sich kein Brechen oder Fibrilieren.
Die feuerhemmenden Eigenschaften der Monofilamente wurden mit gut bezeichnet, und beim Lagern zeigten die Fäden kein Ausschwitzen.
Eine Probe des Monofilaments wird entsprechend 6 bis 9 Monaten Belichtung unter der Floridasonne belichtet und der Witterung ausgesetzt. Die Ergebnisse waren ausgezeichnet, und es wurde nur eine geringe merkliche Beeinträchtigung der Fäden infolge von Sonnenlicht und allgemeiner Bewitterung beobachtet.
Bes piel IV
Eine Mischung von 7,5 Teilen B-52-RS und 10 Teilen Chlorowax 70 wird durchmischt und zu 82,5 Teilen Profax 6623, Polypropylen in Flockenform, gegeben, und die Mischung wird gründlich vermischt, um eine homogene Dispersion der Bestandteile herzustellen. Diese Zusammensetzung wird in den Einfülltrichter des 2,54 cm-Extruders gefüllt, und nach der Extrusionsmethode des Beispiels I wird ein Monofilament hergestellt. Die Extrusion ist gut, und es entstehen Monofilamente mit annehmbaren, textilen Eigenschaften.
Nach der früher angegebenen Prüfmethode wird die feuerhem mende Wirkung dieser Monofilamente geprüft und kann als gut beurteilt werden.
Beispiel V
Ein Monofilament wird hergestellt, indem 0,5 Teile Stearinsäure mit 10 Teilen T23P, d. h. Firemaster T23P, verkauft von der Firma Michigan Chemical Company, (Tris.2,3-dibrompropylphosphat) vereinigt und mit 89,5 Teilen Profax 6501, einem Polypropylen in Flockenform, das von der Firma Hercules Powder Company verkauft wird, versetzt. Die Zusammensetzung wird zur Verteilung der Bestandteile gut vermischt, und nach der Extrusionsmethode des Beispiels I wird ein Monofilament mit annehmbaren, textilen Eigenschaften hergestellt. Die Extrusion ist ausgezeichnet, und die Prüfung der feuerhemmenden Eigenschaften des Monofilaments ergibt die Beurteilung ausgezeichnet .
Beispiel VI
0,5 Teile doppelt gepresster Stearinsäure und 10 Teile Firemaster T23P werden vermischt, und die Mischung wird zur Auflösung der Stearinsäure auf 66OC erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die erhaltene Paste von Stearinsäure/T23P wird zu 83,5 Teilen Profax 6501, einem Flocken Polypropylen, in einen Hobart-Blattfedermischer, der bei geringer Geschwindigkeit betrieben wird, gegeben, und die Zusammensetzung wird 10 bis 30 Sekunden lang vermischt oder so lange, bis die Paste praktisch einheitlich im Harz verteilt ist. 6 Teile Russpigment in Kugelform, d. h. Russkonzentrat D 1921, das von der Firma Imperial Color & Chemical Company geliefert wird, werden zugesetzt, und es wird einige Sekunden lang, aber nur so lange, um das Pigment zu verteilen, weitergemischt.
Zu langes Mischen würde die Einzelteilchen benetzen und dadurch die Eigenschaft der Harzmischung, frei zu fliessen, herabsetzen. Ein gut fliessfähiges Beschikkungsmaterial ist für den Extruder erwünscht, damit ein einheitliches Extrudieren ohne Unterbrechung des Beschickungsgutes infolge von Brückenbildung im Einfülltrichter erreicht werden kann.
Die Harzmischung wird in den Einfülltrichter eines 24:1, L/ D-Extruders gefüllt, der mit einer 4:1 Kompressionsschnecke und einem 60-40 Siebpackung ( screen pack ) ausgestattet ist.
Es ist erwünscht, dass alle Teile entweder chromplatiert oder aus nichtreaktiven Metallen hergestellt sind, damit eine Reaktion im Extruder auf ein Minimum begrenzt wird. Die Temperaturen im Schneckenteil und Spinndüsenteil werden auf 204OC eingestellt.
Unter Verwendung eines 2,54 cm-Extruders mit einer Düsenöffnung von 0,114 cm wird die Harzmischung mit einer Geschwindigkeit von 100 m je Minute extrudiert, in Wasser von Raumtemperatur abgeschreckt und unter Infrarot (bei ungefähr 1490C) mit einem Verhältnis von 6:1 zu 340 fäden verstreckt, die eine Reissfestigkeit von ungefähr 4150 kg/cm2 besitzen. Diese Fäden werden sowohl als Kett- als auch als Schussfäden zu einem offenmaschigen Gewebe mit einer Zählung von 50,8 X 66,0 cm gewoben. Das so hergestellte Gewebe lässt sich nur sehr schwierig mit einer Zündzeit von 5 Sekunden zünden und erlischt selbstständig innerhalb von 2 Sekunden.
Beispiel VII
23,1 Teile Arochlor 1268 (chloriertes Biphenyl), 0,23 Teile doppelt gepresste Stearinsäure und 7,7 Teile Firemaster T23P (Tris-2,3-dibrompropyl-phosphat) werden vermischt, und diese Mischung wird auf ungefähr 66OC erhitzt, um die Feststoffe aufzulösen und die Bestandteile gleichmässig zu verteilen. Die Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und zu ungefähr 68,1 Teilen Profax 6501, Flocken-Polypropylen in einem Hobart-Blattfedermischer, der mit langsamer Geschwindigkeit betrieben wurde, gegeben. Der Mischer wurde nur so lange in Betrieb gehalten, bis die Bestandteile gleichmässig verteilt waren, so dass die erhaltene Harzmischung ihre Eigenschaften des freien Fliessens nicht verlor.
Die Harzmischung wurde in den Einfülltrichter eines 2,54 cm-Extruders gefüllt, und es wurde die Extrudiermethode des Beispiels VI unter den dort angegebenen Bedingungen befolgt. Die Extrusion verlief glatt, und die erhaltenen Fäden wurden bei der Prüfung der feuerhemmenden Eigenschaften als gut beurteilt.
Beispiel VIII
5 Teile Chlorendinsäureanhydrid, 1 Teil Stearinsäure und 10 Teile Firemaster T23P wurden vermischt, auf ungefähr 66OC erhitzt, um die Feststoffe aufzulösen, und zu 79 Teilen Profax 6501, einem Flocken-Polypropylen, gegeben, und es wurde unter Verwendung von 6 Teilen Russkonzentrat D 1921 die Arbeitsweise des Beispiels 6 befolgt; die erhaltenen Fäden wurden jedoch nicht zu einem Gewebe verwoben.
Die Extrusion ist gut, und bei der Prüfung der feuerhemmenden Eigenschaften wurden die Fäden mit befriedigend beurteilt.
Beispiel IX
84 Teile Arochlor 1260, 3 Teile DLTDP, 3 Teile Ional und 10 Teile U.V. 531 wurden vermischt, um ein System (im folgenden als das L-4-System bezeichnet) herzustellen, das den Abbau durch U.V.-Licht verzögert und witterungsfest macht, wie in der USA Patentschrift Nr. 3 432 459 beschrieben ist.
3,6 Teile des oben beschriebenen L-4-Systems, das einen Abbau durch U.V. Licht und durch Witterungseinflüsse verhütet, wurden mit 10 Teilen Firemaster T23P (Tris-2,3-dibrompropyl-phosphat) vermischt, und es wurde unter Verwendung von 4 Teilen Russkonzentrat D 1921 und 82,4 Teilen Profax 6501, Flockenpolypropylen, die Arbeitsweise des Beispiels VI befolgt. Die Extrusion verlief glatt, und die erhaltenen Fäden wurden bei der Prüfung der feuerhemmenden Eigenschaften als gut beurteilt. Die Fäden wurden durch Belichten mit einer Lichtmenge, die 36 Monaten Floridasonne äquivalent ist, geprüft, und die Ergebnisse waren zufriedenstellend. Bei dieser Belichtungsdauer wurde annehmbarer Verlust der physikalischen Eigenschaften beobachtet.
Beispiel X
1 Teil Stearinsäure wurde mit 3 Teilen Firemaster T23P, einem organischen Bromphosphat, vermischt und auf 66C erhitzt, um die Stearinsäure aufzulösen; dann wurde die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt, und die sich bildende Paste wurde zu 90 Teilen Profax 6501, Flockenpolypropylen, gegeben. Die erhaltene Mischung wird in einen Hobart Blattfedermischer gegeben und ungefähr 10 bis 30 Sekunden lang vermischt und mit 6 Teilen Russkonzentrat D 1921, von der Firma Imperial Color and Chemical Company verkauft, versetzt.
Die Harzmischung wurde unter den Bedingungen und nach der Arbeitsweise des Beispiels VI extrudiert. Die Extrusion ist gut, aber die Beurteilung der feuerhemmenden Eigenschaften der erzeugten Fäden war nur schlecht .
Beispiel XI
Die Arbeitsweise des Beispiels IX wurde befolgt, nur dass 9,4 Teile des L-4-Systems zur Verhinderung des Abbaus durch ultraviolettes Licht und durch Bewitterung mit 7,4 Teilen Firemaster T23P vermischt wurden, und dass diese Zusammensetzung ihrerseits zu 83,2 Teilen Profax 6501, Flocken Polypropylen, gegeben wurde. Zu dem System wurde kein Pigment gegeben.
Die Extrusion ist gut, und die feuerhemmenden Eigenschaften der Fäden werden als ausgezeichnet beurteilt. Die Fäden wurden auf den Abbau durch ultraviolettes Licht und Bewitterung geprüft und nach 8monatiger Belichtung unter Floridasonne und Bewitterung zeigten sie einen annehmbaren Verlust ihrer Eigenschaften infolge der Wirkungen des Abbaus durch U.V.Licht und Bewitterung.
Unter Verwendung der wie oben beschrieben hergestellten, erfindungsgemässen Fäden als Schussfäden und normaler Polypropylenfäden als Kettfäden wurde ein Gewebe gewoben, das sich bei der Prüfung der feuerhemmenden Eigenschaften als annehmbar erwies.
Beispiel XII
Eine Folie wird hergestellt, indem 0,5 Teile doppelt gepresste Sterainsäure mit 1 Teil Firemaster T23P vermischt und auf ungefähr 66OC erhitzt werden, um die Stearinsäure aufzulösen und eine echte Lösung zu erhalten. Nach dem Abkühlen auf ungefähr Raumtemperatur bildet sich eine Paste, die mit 95,5 Teilen Profax 6501 Flockenharz in einem Hobart-Blattfedermischer vermischt wird. Die Mischungszeit wird auf 30 Sekunden oder weniger begrenzt, um ein Benetzen aller Einzelteilchen zu verhindern, was die Eigenschaften des freien Fliessens wesentlich herabsetzen würde.
Die Mischung wird in einen Einfülltrichter auf dem 2,54 cm-Extruder, der mit einer 15,2 cm Schlitzdüse ausgerüstet ist, gefüllt und das Extrudat aus der Schlitzdüse wird auf einer mit Wasser gekühlten, chromplatierten Walze abgeschreckt. Die Temperatur der Schnecke und des Düsenkopfes wird auf 204OC gehalten.
Beim Extrudieren einer 178 zeigen Folie werden keine Schwierigkeiten angetroffen. Die Folie erlischt selbstständig in 1 bis 4 Sekunden, wenn sie 5 Sekunden lang gezündet wurde.
Beispiel XIII
Gepresste Folien werden am besten aus der granulierten Zusammensetzung hergestellt, die dadurch hergestellt wird, dass 0,5 Teile doppelt gepresste Stearinsäure mit 10 Teilen Firemaster T23P vermischt und auf 66C erhitzt werden, um die Stearinsäure aufzulösen und eine klare Lösung zu erhalten.
Nach dem Abkühlen auf ungefähr Raumtemperatur (27) bildet sich eine Paste, die mit 83,5 Teilen Profax 6501 Flokkenharz und 6 Teilen Russkonzentrat in Kugelform D 1921, das von der Firma Imperial Color and Chemical Company geliefert wird, unter Verwendung eines Hobart-Blattfedermischers vermischt wird. Die Mischungsdauer wird auf 10 bis 30 Sekunden begrenzt, um ein Benetzen der Einzelteilchen zu verhindern, das die Eigenschaften des freien Fliessens wesentlich herabsetzen würde.
Das gemischte Harz wird in den Einfülltrichter des 2,54 cm Extruders gefüllt und zu Fäden, deren Durchmesser 0,114 cm oder mehr betragen, extrudiert. Die Fäden werden nicht verstreckt, sondern später in Stapelfasern von etwa 1,27 cm Länge zerschnitten. Die Temperatur wird während des Extrudierens bei 204OC gehalten. Diese granulierte Zusammensetzung wird zum Pressen von Folien verwendet oder wird zu anderen Gegenständen oder Formgebilden extrudiert.
Gepresste Folien werden leicht aus der granulierten Zusammensetzung hergestellt, indem eine Menge des Materials zwischen zwei Stücke mit Teflon beschichtetes Faserglasgewebe ( release fabric ) gebracht wird und diese wiederum zwischen die Platten einer Pasadenapresse gelegt werden. Die Folie wird mit einem Plattendruck von 4540 kg und einer Plattentemperatur von 188 bis 193oC unter Verwendung von Ausgleichsscheiben zwischen den Platten, um die gewünschte Foliendicke zu erhalten, geformt. Nach einer Verweilzeit von 10 bis 30 Sekunden wurden die Platten auseinander genommen, und die noch zwischen den Ablöstüchern liegende Folie wird herausgenommen und abgekühlt; wenn die Folie kalt ist, werden die Ablöstücher entfernt.
Die hergestellten Folien wurden hinsichtlich der Feuerbeständigkeit als gut befunden, wenn sie 5 Sekunden lang einer offenen Flamme ausgesetzt wurden. Bei einer solchen Prüfung erloschen 200 und 635 Fu dicke Folien, die 1,27 cm breit waren, in weniger als 3 Sekunden von selbst.
Beispiel XIV
Ein Monofilament wird hergestellt, indem 10,0 Teile gepulvertes Chlorowachs 70 unmittelbar zu 82,5 Teilen Profax Flockenharz in den Hobart-Blattfedermischer gegeben wurden. Nach gründlichem Mischen während einigen Minuten werden 7,5 Teile warmes (660C) Firemaster T23P zugegeben, und die Mischung wird nicht mehr als 30 Sekunden lang, um ein Benetzen der Einzelteilchen zu verhindern und dadurch eine Verschlechterung der Eigenschaften des freien Fliessens der Mischung zu vermeiden, durchmischt.
Die Harzmischung wird in den Einfülltrichter des 2,54 cm Extruders gefüllt und, wie in Beispiel VI beschrieben, zu Textilfäden extrudiert.
Die so hergestellten Fäden besitzen gute Textileigenschaften und werden nach der Prüfung der Feuerfestigkeit als ausgezeichnet beurteilt.
Beispiel XV
Ein Monofilament wird hergestellt, indem ca. 88 Gewicht teile Profax 6623 Flocken-Polypropylen auf ca. 66 C vorgewärmt werden; 0,05 Teile Irganox 858 Antioxydans, 0,5 Teile Stearinsäure, 1,5 Teile Arochlor 1260 und 10 Teile Firemaster T23P organisches Brom in einem getrennten Behälter bei einer Temperatur von ca. 66"C gemischt werden und diese Mischung zu dem vorgewärmten Flocken-Polypropylen gegeben wird. Die zusammengesetzte Mischung wird gründlich gerührt und durchmischt, um eine im wesentlichen gleichmässige Absorption der Zusatzstoffe in dem Polyolefinharz zu erreichen und um eine frei-fliessende Mischung zu erhalten.
Die Harz-Mischung wird in den Einfülltrichter eines 2,54nn-Extruders gefüllt und zu einem Film extrudiert. Nach dem Verfahren des Beispiels XIII wurde ein Film von 12,7 mm Breite und 127 mm Länge hergestellt. Diese Filme oder Streifen waren 1,27 mm dick.
Der so hergestellte Film wurde nach dem durch ASTM D 635-56T festgelegten Verfahren geprüft und nach der darin beschriebenen 30-Sekunden-Zündungszeit als feuerhemmend erkannt.
Beispiel XVI
Nach dem Verfahren des Beispiels XV wurde ein zweiter Streifen oder Film von 1,27 mm Dicke, 12,7 mm Breite und 127 mm Länge unter Verwendung von 5 Teilen Ionol als Antioxydans, 0,5 Teilen DLTDP als Hitzestabilisator, 0,5 Teilen Stearinsäure und 19,5 Teilen Arochlor 1260 und 15% T23P hergestellt. Das Flocken-Polyolefin war mit ca. 59,5 Teilen (alle Teile sind Gewichtsteile) vorhanden. Der Streifen war feuerhemmend, wie nach dem ASTM-Test D 635-56T festgestellt wurde.
Beispiel XVH
Das Verfahren des Beispiels XV wurde mit den gleichen Bestandteilen - mit Ausnahme von Flocken-Polypropylen, das durch Polyäthylenpulver der Firma W. R. Grace & Co. ersetzt wurde - wiederholt. Der so hergestellte Film oder Streifen wurde nach den Testverfahren des ASTM-Tests D 635-56T geprüft und zeigte Feuerhemmung nach einer 30-Sekunden Zündungszeit.