DD242618A1 - Verfahren zur herstellung von kautschukmischungen mit traegergebundenen flammschutzmitteln - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mit traegergebundenen Flammschutzmitteln beschrieben. Die flammhemmenden Substanzen werden auf ein adsorptionsfaehiges Traegermaterial aufgetragen und als Molekularsieb/Flammschutz-Addukt der Kautschukmischung waehrend des Mischprozesses zugesetzt. Als flammhemmende Stoffe werden halogenierte Verbindungen verwendet. Mit dem Einsatz von Molekularsieb/Flammschutzmittel-Addukte ist eine selektive Desorption des Flammschutzmittels von der Traegersubstanz moeglich. Durch die ausgezeichnete Stabilitaet der Molekularsieb/Flammschutz-Addukte waehrend der Verarbeitung der Kautschukmischung kann die effektivste Wirksamkeit der flammhemmenden Stoffe beim Brennprozess gewaehrleistet werden. Da die Vertraeglichkeit der Addukte gegenueber den verschiedenen Kautschuktypen nicht beruecksichtigt werden muss, ist eine hoehere Dosierung, bezogen auf die aktive Substanz der Flammschutzmittel in Kautschukmischungen, moeglich, so dass eine groessere Flammwidrigkeit erreicht werden kann. Das Verfahren kann in der kautschuk- und plastverarbeitenden Industrie angewendet werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mitträgergebundenen Flammschutzmitteln auf der Basis von Natur- und/oder Synthesekautschuke, die Füllstoffe, Weichmacher, Beschleuniger und andere Mischungsingredienzien enthalten. Während des Mischungsprozesses wird der Kautschukmischung ein Zeolith/ Flammschutzmittel-Addukt zugesetzt.

Das Verfahren kann in der Kunststoff- und kautschukverarbeitenden Industrie bei der Herstellung von Erzeugnissen jeder Art angewendet werden.

Polymere Produkte werden durch Zusatz von trägergebundenen Flammschutzmittel, die in Konkurrenzreaktionen die Verbrennung unterbinden, flammwidrig gemacht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur Herstellung von flammwidrigen Erzeugnissen den Kautschukmischungen anorganische und/oder organische Flammschutzmittel zugegeben wird. Als Flammschutzmittel werden Antimontrioxid, Aluminiumhydroxid, Borverbindungen sowie halogenhaltige Kohlenwasserstoffverbindungen verwendet. Die Wirkungsweise der Flammschutzmittel ist auf synergistische Effekte zwischen anorganische und organische Flammschutzmittel zurückzuführen. Wenn der eingesetzte Kautschuk selber kein Halogen enthält, müssen halogenierte Verbindungen eingesetzt werden*Die Auswahl der Halogenverbindung erfordert gewisse Sorgfalt, da das Produkt sich während der Verarbeitung nicht zersetzen darf, unter der Einwirkung einer Flamme jedoch den entsprechenden Halogenwasserstoff abspalten soll. Chlorparaffine stellen den einfachsten und billigsten Vertreter dieser Klasse dar, aber ihre Verträglichkeit udn Wirksamkeit mit verschiedenen Kautschuken ist durchaus unterschiedlich und somit ihre optimale Wirksamkeit oftmals infrage gestellt. Chlorierte Kautschuke weisen von vornherein flammhemmende Eigenschaften auf, aber für zahlreiche Einsatzgebiete wird eine verbesserte Flammwidrigkeit gefordert. Bisweilen lassen sich solche verschärften Anforderungen durch Zusatz von Antimontrioxid, das jedoch zu einem ungünstigen MasseVLeistungsverhältnis führt, erfüllen. In anderen Fällen erweist es sich als nötig, den Halogengehalt der Kautschukmischung zu erhöhen, also halogenierte Substanzen zuzusetzen. Die Verwendung von chlorierten Kautschuken und/oder chlorierten Verbindungen führen während der Verarbeitungsphase der Kautschukmischung zu wesentlichen Korrosionserscheinungen an den Verarbeitungsanlagen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Kautschukmischungen mit trägergebundenen Flammschutzmitteln. Mit dem Einsatz von Molekularsieb/Flammschutzmittel-Actdukten sind die besonderen Adsorptionseigenschaften in bezug auf Selektivität und Adsoptionsvermögen von Flammschutzmitteln auf synthetische Zeolithe für die Herstellung von flammhemmenden Kautschukmischungen zu nutzen. Während der Verarbeitungsphase der Kautschukmischungen dürfen die trägergebundenen Flammschutzmittel nicht desorbieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mitträgergebundenen Flammschutzmitteln zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird dieser dadurch gelöst, daß der Kautschukmischung ein Molekularsieb/Flammschutzmittel-Addukt zugesetzt wird. Die aktive Substanz des Flammschutzmittels, bezogen auf die Gesamtmasse der Kautschukmischung, beträgt 10Gew.-%bis 15Gew.-%. Die flammhemmenden Substanzen werden auf eine Trägersubtanz aufgetragen und als Zeolith/Flammschutzmittel-Addukt während des Mischprozesses der Kautschukmischung zugegeben. DieZeolith/Flammschutzmittel-Addukte enthalten 90Gew.-% bis40Gew.-%Zeolith und 10Gew.-% bis 60Gew.-% Flammschutzmittel. Die Zeolithe (adsorptionsfähige Molekularsiebe) sind vom Typ A, X und Y und Mordenit. Mit dem Einsatz von Molekularsieb/Flammschutzmittel-Addukten ist eine selektive Desorption des Flammschutzmittels von der Trägersubstanz zur Erreichung ihrer Wirksamkeit als flammhemmende Substanz möglich. Die Inhibierung in der Gasphase dürfte die wichtigste Maßnahme zur Erhöhung der Flammwidrigkeit darstellen, einerseits wegen der relativ geringen Mengen an flammhemmenden Zusatzstoffen, die einen deutlichen Effekt geben, zum anderen weil sie die in der Flamme ablaufenden Reaktionen aufzuklären erlauben. Da die verhältnismäßig geringen Mengen an Halogenverbindungen die spezifische Wärme und die Wärmeleitfähigkeit der Kautschukmischung nicht wesentlich ändern sollten, erscheint der Schluß zulässig, daß sie einen Einfluß direkt auf den Verbrennungsprozeß in der Gasphase ausüben.

Die flammhemmenden Zusatzstoff/Molekularsieb-Kombinationen sind stabil genug, um die Verarbeitung der Kautschukmischung unverändert durchzustehen, aber wiederum nicht allzu stabil, weil das Zeolith/Flammschutzmittel-Addukt beim Brennen des Gummiwerkstoffes die Halogenverbindung desorbieren muß. Mit dem Einsatz von Molekularsieb/ Flammschutzmittel-Addukten ist eine selektive Desorption der Flammschutzmittel-Addukten von der Trägersubstanz zur Erreichung ihrer effektivsten Wirksamkeit als flammhemmende Substanz möglich. Die Stabilität der Molekularsieb/ Flammschutzmittel-Addukte während der Vorbereitung der Kautschukmischungen bewirkt, daß die Korrosionserscheinungen an den Verarbeitungsanlagen weitestgehend vermieden werden können.

Weiterhin ist mit dem Einsatz der trägergebundenen Flammschutzmittel die Möglichkeit einer höheren Dosierung an wirksamer flammhemmender Substanz gegeben, da die Verträglichkeit der Addukte gegenüber den verschiedenen Kautschuktypen nicht berücksichtigt werden muß

Nachfolgend erläutern Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Verfahrensweise, ohne sie einzuschränken.

Ausführungsbeispiele Testrezeptur:

A B

Styrol-Butadien-Copolymerisat 60,00 Gew.-%

HAF-Ruß 14,00 Gew.-% '

Erdölweichmacher 5,00Gew.-%

Zinkoxid 2,00Gew.-% ,

Stearinsäure 1,00 Gew.-%

N-Cydohexyl-2-benzothiazylsulfenamid 1,50 Gew.-%

Schwefel 1,50Gew.-%

Chlorparaffin 5,00Gew.-%

Antimontrioxid 10,00 Gew.-% Molekularsieb/Flammschutzmittel-Addukt — 15,0*

* bezogen auf aktive Substanz des Flammschutzmittels, verwendet wurde: 1,1,2, 2Tetrachlorethan und Ethylbromid

Prüfwerte:

— Vulkanisationsverhalten (Mooney-Viskosimeter):

Werkstoffvariante Beladungsgrad t₂-Zeit V 30 Temp.

d. Molekularsiebes Gew.-% min ME.min"¹ °C

A — 13,3 25,0 150

B + 1,1,2,2Tetrachlorethan 25 15,5 21,5 150

B + Ethylbromid 25 13,1 21,4 150

— Physikalisch-mechanische Kennwerte:

Werkstoff-Variante Temp. . Vulkani- FDH

sationszeitmin MPa % ShA

A 150 30 14,8 367 70

B + 1,1,2,2Tetrachlorethan 150 30 " 12,7 408 .71

B + Ethylbromid 150 . 30 13,2 385 70

— Ermittlung des Sauerstoffkennwertes:

Die Prüfung erfolgte nach DIN 22117 — November 1984

Werkstoffvariante Sauerstoffkennwert

A 22,5

B +1,1,2,2Tetrachlorethan 27,1

B + Ethylbromid 27,6

Der höhere Sauerstoff-Kennwert weist die Flammwidrigkeit des Gummiwerkstoffes aus.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mitträgergebundenen Flammschutzmitteln, gekennzeichnet dadurch, daß in die Kautschukmischung ein Molekularsieb/Flammschutz-Addukt mit einem Massenanteil an aktiver flammhemmender Substanz von 5Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Kautschukmischung eingemischt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzmittel halogenierte Kohlenwasserstoffe sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzmittel anorganische Stoffe sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Zeolithe 90 Gew.-% bis40Gew.-% und der der Flammschutzmittel 10Gew.-% bis 60Gew.-% in den Zeolith/Flammschutzmittel-Addukten beträgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als adsorptionsfähige Trägersubstanz für die Flammschutzmittel synthetische, kristalline, zeolithische Molekularsiebe, vorzugsweise kationenaustauschbare Formen von A-, X- und Y-Molekularsieben, verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß trägergebundene Flammschutzmittel eingesetzt werden.