DD251768A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF RUBBER MIXTURES WITH TRAIGERED FLAME PROTECTION AGENTS - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF RUBBER MIXTURES WITH TRAIGERED FLAME PROTECTION AGENTS Download PDF

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DD251768A1
DD251768A1 DD29243086A DD29243086A DD251768A1 DD 251768 A1 DD251768 A1 DD 251768A1 DD 29243086 A DD29243086 A DD 29243086A DD 29243086 A DD29243086 A DD 29243086A DD 251768 A1 DD251768 A1 DD 251768A1
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DD29243086A
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Inventor
Konrad Giessmann
Rolf Sourisseau
Gerhard Merkmann
Gernot Grosskreuz
Juergen Hopfe
Herbert Knoll
Siegfried Borgmann
Peter Knop
Werner Hoese
Klaus Kaesebier
Wolfgang Roscher
Holger Biering
Karl-Heinz Bergk
Wilhelm Schwieger
Martin Porsch
Original Assignee
Thueringen Gummiwerke Veb
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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.A process for the preparation of rubber mixtures with carrier-bound flame retardants is described. The flame-retardant substances are applied to an adsorptive carrier material and added as a phyllosilicate / flame retardant adduct of the rubber mixture during the mixing process. As flame-retardant substances halogenated compounds are used. With the use of phyllosilicate / flame retardant adducts, selective desorption of the flame retardant from the carrier substance is possible. Since the compatibility of the adducts with the various types of rubber need not be taken into account, a higher dosage, based on the active substance of the flame retardants in rubber mixtures is possible, so that a greater flame retardancy can be achieved. The process can be used in the rubber and plastic processing industry.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a process for the preparation of rubber blends having supported flame retardants whose elastomer base is natural and / or synthetic rubbers containing fillers, plasticizers, accelerators and other blend ingredients. During the mixing process, a phyllosilicate / flame retardant adduct is added to the rubber mixture. The process can be used in the plastics and rubber processing industry in the manufacture of all types of products. Polymer products are rendered flame-retardant by the addition of carrier-bound flame retardants, which inhibit combustion in competing reactions.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.It is known that the rubber mixtures inorganic and / or organic flame retardants are added for the production of flame-retardant products. As flame retardants antimony trioxide, aluminum hydroxide, boron compounds and halogenated hydrocarbon compounds are used. The mode of action of the flame retardants is due to synergistic effects between inorganic and organic flame retardants. If the rubber used does not contain halogen itself, halogenated compounds must be used. The choice of halogen compounds requires some care, since the product must not decompose during processing, but under the action of the flame to split off the corresponding hydrogen halide. Chloroparaffins are the simplest and cheapest representatives of this class, but their compatibility and effectiveness with different rubbers is quite different and thus their optimal effectiveness is often called into question. Chlorinated rubbers have flame retardant properties right from the start, but improved flame retardancy is required for many applications. At times, such more stringent requirements can be met by the addition of antimony trioxide, which, however, leads to an unfavorable mass / power ratio. In other cases, it proves necessary to increase the halogen content of the rubber mixture, that is to add halogenated substances. The use of chlorinated rubbers and / or chlorinated compounds during the processing phase of the rubber mixture lead to significant corrosion phenomena at the processing plants.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is the preparation of rubber mixtures with carrier-bound flame retardants. With the use of phyllosilicate / flame retardant adducts, the particular adsorption properties with regard to selectivity and adsorption capacity of flame retardants on phyllosilicates are to be utilized for the production of flame-retardant rubber mixtures. During the processing phase of the rubber compounds, the carrier-bound flame retardants must not desorb.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a process for the preparation of rubber mixtures with carrier-bound flame retardants. The object is achieved in that the rubber mixture, a layered silicate / flame retardant adduct is added. Phyllosilicates are polysilicates of the general formula M 2 O.ySiO 2 ZH 2 OmJt layer structure, where M is an Al kai ion or proton, y a Za hl between 4 and 48 and ζ a number between 5 and 25.

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.The synthesis of the phyllosilicates takes place by crystallization in the ternary system. Thereafter, the separation of the water-insoluble phyllosilicates from the suspension takes place by mechanical means. Na magadiite z. For example, the formula has Na 2 O. 14SiO 2 .9H 2 O and is dewatered by drying. The active substance of the flame retardant is - based on the total mass of the rubber mixture - 10Gew .-% to 15Gew .-%. The flame-retardant substances are applied to a carrier substance and added as a layered silicate / flame retardant adduct during the mixing process of the rubber mixture. The phyllosilicate / flame retardant adducts contain from 90% by weight to 40% by weight phyllosilicate and from 10% by weight to 60% by weight flame retardant. With the use of phyllosilicate / flame retardant adducts, selective desorption of the flame retardant from the vehicle to achieve its effectiveness as a flame retardant substance is possible. The inhibition in the gas phase is likely to be the most important measure for increasing the flame retardancy, on the one hand because of the relatively low. Amounts of flame-retardant additives that give a clear effect, on the other hand because they allow to elucidate the reactions occurring in the flame. Since the relatively small amounts of halogen compounds should not substantially alter the specific heat and thermal conductivity of the rubber composition, the conclusion appears to be that they exert an influence directly on the gas phase combustion process.

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.The flame-retardant additive / layered silicate combinations are stable enough to withstand the processing of the rubber composition unchanged, but again not too stable, because the phyllosilicate / flame retardant adduct must desorb the halogen compound during firing of the rubber material. With the use of phyllosilicate / flame retardant adducts, selective desorption of the flame retardant from the vehicle to achieve its most effective efficacy as a flame retardant substance is possible. The stability of the phyllosilicate / flame retardant adducts during the processing of the rubber mixture has the effect that the corrosive effects on the processing plants can be largely avoided. Furthermore, with the use of the carrier-bound flame retardants there is the possibility of a higher dosage of effective flame retardant substance, since the compatibility of the adducts with the various types of rubber need not be taken into account. In the following, embodiments explain the method according to the invention without restricting it.

Testrezepturtest formulation

ABFROM

Styrol-Butadien-Copolymerisat 60,00 Gew.-%Styrene-butadiene copolymer 60.00% by weight

HAF-Ruß 14,00Gew.-% Erdölweichmacher. 5,00 Gew.-%HAF soot 14.00% by weight petroleum softener. 5.00% by weight

Zinkoxid 2,00Gew.-%Zinc oxide 2.00% by weight

Stearinsäure 1,00Gew.-%Stearic acid 1.00% by weight

N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid 1,50 Gew. -%N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide 1.50% by weight

Schwefel 1,50Gew.-%Sulfur 1.50% by weight

Chlorparaffin 5,00 Gew.-% —Chlorinated paraffin 5.00% by weight

Antimontrioxid 10,00 Gew.-% —Antimony trioxide 10.00% by weight

Na-Magadiit/Flammschutzmittel-Addukt — 60,00 Gew.-%Na magadiite / flame retardant adduct - 60.00% by weight

Beladungsgrad: 25 Gew.-%Degree of loading: 25% by weight

Prüfwertetest values

— Vulkanisationsverhalten (Mooney-Viskosimeter)- vulcanization behavior (Mooney viscometer)

Werkstoff-Material- Beladungsgrad desLoading rate of Temperaturtemperature tg-Zeittg-time V30 V 30 TempeTempe HH Variantevariant Schichtsilikatesphyllosilicate 0C 0 C Minmin ME Min"1 ME Min " 1 raturture ShASh Gew.-%Wt .-% 0C 0 C AA - 150150 13,313.3 25,025.0 150150 7070 B+ 1,1,2,2B + 1,1,2,2 2525 150150 14,114.1 16,716.7 150150 6969 TetrachlorethanTetrachloroethane B+ EthylbromidB + ethyl bromide 2525 150150 13,713.7 22,522.5 150150 7171 — Physikalisch-mechanische Kennwerte- Physical-mechanical characteristics Werkstoff-Material- VulkanisaVulkanisa FF DD Variantevariant tionszeittion time MPaMPa %% Minmin AA 3030 14,814.8 367367 B+ 1,1,2,2B + 1,1,2,2 3030 13,813.8 342342 TetrachlorethanTetrachloroethane B+ EthylbromidB + ethyl bromide 3030 14,114.1 396396

— Ermittlung des Sauerstoff-Kennwertes Die Prüfung erfolgte nach DIN 22117 — November 1984. Werkstoff-Variante Sauerstoff-Kennwert in %- Determination of the oxygen characteristic value The test was carried out in accordance with DIN 22117 - November 1984. Material variant Oxygen characteristic value in%

AA 25,525.5 B + 1,1,2,2TetrachlorethanB + 1,1,2,2-tetrachloroethane 27,627.6 B + EthylbromidB + ethyl bromide 29,229.2

Der höhere Sauerstoff-Kennwert weist die größere Flammwidrigkeit des Gummiwerkstoffes aus.The higher oxygen characteristic indicates the greater flame retardancy of the rubber material.

Bezugsaufstellung/SymbolikReference installation / Symbols Kenngröße SymbolCharacteristic symbol

Anvulkanisationszeit tsin MinutenScorch time t s in minutes

Vulkanisationsgeschwindigkeit V30 in Mooney-EinheitenVulcanization rate V 30 in Mooney units

pro Minuteper minute

Zugfestigkeit Fin MPaTensile strength Fin MPa

Bruchdehnung Din%Breaking elongation Din%

Härte H in Sh AHardness 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.A process for the preparation of rubber mixtures with carrier-bound flame retardants whose elastomer base natural and / or synthetic rubber containing fillers, plasticizers, accelerators and other Mischungsingredienzien, characterized in that in the rubber blend a phyllosilicate / flame retardant adduct with a mass fraction of active flame retardant substance from 5% by weight to 30% by weight, preferably 10% by weight to 15% by weight, based on the total mass of the rubber mixture. 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.2. The method according to item 1, characterized in that the proportion of phyllosilicates 90% by weight to 40% by weight and that of the flame retardant 10% by weight to 60% by weight in the phyllosilicate / flame retardant adducts. 3. Verfahren nach den Punkten 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Flammschutzmittel halogenierte Kohlenwasserstoffe sind.3. The method according to points 1 to 2, characterized in that the flame retardants are halogenated hydrocarbons. 4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Flammschutzmittel anorganische Stoffe sind.4. The method according to points 1 to 3, characterized in that the flame retardants are inorganic substances. 5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Schichtsilikat Natriummagadiit verwendet wird.5. The method according to points 1 to 4, characterized in that is used as a layered silicate Natriummagadiit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004111118A1 (en) * 2003-06-12 2004-12-23 Dow Global Technologies Inc. Fire retardant composition

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