DD251768A1 - 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 Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukt der Kautschukmischung waehrend des Mischprozesses zugesetzt. Als flammhemmende Stoffe werden halogenierte Verbindungen verwendet. Mit dem Einsatz von Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukten ist eine selektive Desorption des Flammschutzmittels von der Traegersubstanz moeglich. 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, deren Elastomerbasis Natur- und/oder Synthesekautschuke sind, die Füllstoffe, Weichmacher, Beschleuniger und andere Mischungsingredienzien enthalten. Während des Mischprozesses wird der Kautschukmischung ein Schichtsilikat/ 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 Flammschutzmitteln, 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 werden. Als Flammschutzmittel werden Antimontrioxid, Aluminiumhydroxid, Borverbindungen sowie halogenhaltige Kohlenwasserstoffverbindungen verwendet. Die Wirkungsweise der Flammschutzmittel ist auf synergistische Effekte zwischen anorganischen und organischen Flammschutzmitteln zurückzuführen. Wenn der eingesetzte Kautschuk selber kein Halogen enthält, müssen halogenierte Verbindungen eingesetzt werden. Die Auswahl der Halogen verbindungen erfordert gewisse Sorgfalt, da das Produkt sich während der Verarbeitung nicht zersetzen darf, unter der Einwirkung der Flamme jedoch den entsprechenden Halogenwasserstoff abspalten soll. Chlorparaffine stellen den einfachsten und billigsten Vertreter dieser Klasse dar, aber ihre Verträglichkeit und Wirksamkeit mit verschiedenen Kautschuken ist durchaus unterschiedlich und somit ihre optimale Wirksamkeit oftmals in Frage 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 Masse-/Leistungsverhältnis 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 mitträgergebundenen Flammschutzmitteln. Mit dem Einsatz von Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukten sind die besonderen Adsorptionseigenschaften in bezug auf Selektivität und Adsorptionsvermögen von Flammschutzmitteln auf Schichtsilikate für die Herstellung von flammhemmenden Kautschukmischungen zu nutzen. Während der Verarbeitungsphase der Kautschukmischungen dürfen die trägergebundenen Flammschutzmittel nicht desorbieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mitträgergebundenen Flammschutzmitteln aufzuzeigen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kautschukmischung ein Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukt zugesetzt wird. Schichtsilikate sind Polysilikate der allgemeinen Formel M₂O · ySiO₂ ZH₂OmJt Schichtstruktur, wobei M ein Al kai iion oder Proton, y eine Za hl zwischen 4 und 48 und ζ eine Zahl zwischen 5 und 25 bedeuten.

Die Synthese der Schichtsilikate erfolgt durch Kristallisation im ternären System. Danach erfolgt die Abtrennung der wasserunlöslichen Schichtsilikate aus der Suspension auf mechanischem Wege. Na-Magadiit z. B. hat die Formel Na₂O · 14SiO₂ · 9H₂O und wird durch Trocknen entwässert. Die aktive Substanz des Flammschutzmittels beträgt — bezogen auf die Gesamtmasse der Kautschukmischung — 10Gew.-% bis 15Gew.-%. Die flammhemmenden Substanzen werden auf eine Trägersubstanz aufgetragen und als Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukt während des Mischprozesses der Kautschukmischung zugegeben. Die Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukte enthalten 90Gew.-% bis40Gew.-% Schichtsilikat und 10Gew.-% bis 60Gew.-% Flammschutzmittel. Mit dem Einsatz von Schichtsilikat/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/Schichtsilikat-Kombinationen sind stabil genug, um die Verarbeitung der Kautschukmischung unverändert zu durchstehen, aber wiederum nicht allzu stabil, weil das Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukt beim Brennen des Gummiwerkstoffes die Halogenverbindung desorbieren muß. Mit dem Einsatz von Schichtsilikat/ Flammschutzmittel-Addukten ist eine selektive Desorption der Flammschutzmittel von der Trägersubstanz zur Erreichung ihrer effektivsten Wirksamkeit als flammhemmende Substanz möglich. Die Stabilität der Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukte während der Verarbeitung der Kautschukmischung bewirkt, daß die Korrosionserscheinurfgen an den Verarbeitungsanlagen weitestgehendst 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.

Testrezeptur

AB

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

HAF-Ruß 14,00Gew.-% Erdölweichmacher. 5,00 Gew.-%

Zinkoxid 2,00Gew.-%

Stearinsäure 1,00Gew.-%

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

Schwefel 1,50Gew.-%

Chlorparaffin 5,00 Gew.-% —

Antimontrioxid 10,00 Gew.-% —

Na-Magadiit/Flammschutzmittel-Addukt — 60,00 Gew.-%

Beladungsgrad: 25 Gew.-%

Prüfwerte

— Vulkanisationsverhalten (Mooney-Viskosimeter)

Werkstoff-	Beladungsgrad des	Temperatur	tg-Zeit	V30	Tempe	H
Variante	Schichtsilikates	0C	Min	ME Min"1	ratur	ShA
	Gew.-%				0C
A	—	150	13,3	25,0	150	70
B+ 1,1,2,2	25	150	14,1	16,7	150	69
Tetrachlorethan
B+ Ethylbromid	25	150	13,7	22,5	150	71
— Physikalisch-mechanische Kennwerte
Werkstoff-	Vulkanisa	F	D
Variante	tionszeit	MPa	%
	Min
A	30	14,8	367
B+ 1,1,2,2	30	13,8	342
Tetrachlorethan
B+ Ethylbromid	30	14,1	396

— Ermittlung des Sauerstoff-Kennwertes Die Prüfung erfolgte nach DIN 22117 — November 1984. Werkstoff-Variante Sauerstoff-Kennwert in %

A	25,5
B + 1,1,2,2Tetrachlorethan	27,6
B + Ethylbromid	29,2

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

Bezugsaufstellung/Symbolik Kenngröße Symbol

Anvulkanisationszeit t_sin Minuten

Vulkanisationsgeschwindigkeit V₃₀ in Mooney-Einheiten

pro Minute

Zugfestigkeit Fin MPa

Bruchdehnung Din%

Härte H in Sh A

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen mitträgergebundenen Flammschutzmitteln deren Elastomerbasis Natur- und/oder Synthesekautschuk sind, die Füllstoffe, Weichmacher, Beschleuniger und andere Mischungsingredienzien enthalten, gekennzeichnet dadurch, daß in die Kautschukmischung ein Schichtsilikat/Flammschutzmittel-Addukt mit einem Masseanteil an aktiver flammhemmender Substanz von 5Qew.-% bis 30Gew.-%, vorzugsweise 10Gew.-% bis 15Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Kautschukmischung eingemischt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anteil der Schichtsilikate 90Gew.-% bis 40Gew.-% und der der Flammschutzmittel 10Gew.-% bis 60Gew.-% in den Schichtsilikat/ Flammschutzmittel-Addukten betragen.

3. Verfahren nach den Punkten 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Flammschutzmittel halogenierte Kohlenwasserstoffe sind.

4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Flammschutzmittel anorganische Stoffe sind.

5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Schichtsilikat Natriummagadiit verwendet wird.