DE112015002688T5

DE112015002688T5 - Weichmacherarme halogenfreie flammhemmende auf Styrolblock-Copolymer basierende thermoplastische Elastomerzusammensetzungen

Info

Publication number: DE112015002688T5
Application number: DE112015002688.6T
Authority: DE
Inventors: Kevin Cai; Roland Ruprecht
Original assignee: Teknor Apex Co
Current assignee: Teknor Apex Co
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: DE112015002688B4; JP6248215B2; CA2950565C; JP2017518420A; WO2015187299A1; US9156978B1; CN106463209B; CN106463209A; CA2950565A1

Abstract

Halogenfreie flammhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzungen, einschließlich ein hydriertes Styrolblock-Copolymer mit einem relativ hohen Styrol- oder Monoalkenylarengehalt und Styrol oder Monoalkenylaren in jedem Block. Die Zusammensetzungen enthalten überraschenderweise nur geringfügige Mengen oder gar keine plastifizierenden Weichmacher Die Zusammensetzungen enthalten eine Mischung aus halogenfreien Flammhemmern, einschließlich einer flüssigen phosphorhaltigen Komponente und einer festen sekundären Komponente. Die Zusammensetzungen eignen sich zum Strangpressen oder Gießen und werden für Folien- oder Draht- und Kabelanwendungen eingesetzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Halogenfreie flammhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzungen, einschließlich ein hydriertes Styrolblock-Copolymer mit einem relativ hohen Styrol- oder Monoalkenylarengehalt und Styrol oder Monoalkenylaren in jedem Block. Die Zusammensetzungen enthalten überraschenderweise nur geringfügige Mengen oder gar keine plastifizierenden Weichmacher Die Zusammensetzungen enthalten eine Mischung aus halogenfreien Flammhemmern, einschließlich einer flüssigen phosphorhaltigen Komponente und einer festen sekundären Komponente. Die Zusammensetzungen eignen sich zum Strangpressen oder Gießen und werden für Folien- oder Draht- und Kabelanwendungen eingesetzt.
STAND DER TECHNIK
Draht- und Kabelabdeckungen, Hüllen, Ummantelungen und Folien, die wünschenswerte flammhemmende Merkmale aufweisen, sind in der Industrie gesucht. Kunden benötigen oder fordern oft, dass die Zusammensetzungen Mindeststandards erfüllen, wie den Underwriters' Laboratory (UL) 94 VB-Test mit einem bestimmten VO-Rating bei einer vorgegebenen Stärke. Des Weiteren verlangen Folien-, Draht- und Kabelhersteller für bestimmte Anwendungen, dass die Zusammensetzungen für das Strangpressen geeignet sind. Bei den meisten auf Styrolblock-Copolymer basierenden thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen (TPE) muss Mineralöl als plastifizierender Weichmacher eingesetzt werden. Ohne die plastifizierenden Weichmacher ist die Verarbeitung und das Strangpressen der Flammhemmer-haltigen TPE-Zusammensetzungen oft schwierig. Durch die Verwendung eines Weichmachers kann jedoch die flammhemmende Leistung solcher Zusammensetzungen stark beeinträchtigt werden.
Die Veröffentlichung der US-Patentanmeldung 2013/0065051 A1 betrifft halogenfreie, flammhemmende thermoplastische Zusammensetzungen, die ein Styrolblock-Copolymer, ein niedrigschmelzendes, phosphorhaltiges Flammschutzmittel mit einem Schmelzpunkt von höchstens 170°C und eine Mischung aus festen intumeszenten phosphor- und stickstoffhaltigen Flammschutzmitteln umfassen. Die Mischung aus festen intumeszenten Flammschutzmitteln umfasst mindestens zwei phosphor- und stickstoffhaltige Phosphorsäuresalze, die, wie verlautet, im Vergleich zu Zusammensetzungen mit anderen Flammschutzpaketen eine synergistische Verbesserung der flammhemmenden Eigenschaften dieser Zusammensetzungen bewirken.
Die Veröffentlichung der US-Patentanmeldung 2012/0261163 A1 betrifft eine halogenfreie, flammhemmende thermoplastische, auf Polypropylen basierende Harzzusammensetzung und ein oder mehrere thermoplastische Elastomere mit einem organischen stickstoff- und/oder phosphorhaltigem intumeszentem Flammschutzmittel 1, das eine Piperazinkomponente umfasst. Die Zusammensetzung ist leicht zu verarbeiten, um eine Draht- und Kabelhülle zu erzeugen, die sich gleichermaßen durch hohe Flammhemmung, gute Flexibilität, hohe Nassblockfestigkeit und hervorragende Wärmeverformungseigenschaften auszeichnet, und die, wie verlautet, den Flammhemmungstest VW-I, den Wärmeverformungstest US1581 bei 150°C und den Nassblockbeständigkeitstest besteht und zugleich gute Zugfestigkeits- und Flexibilitätseigenschaften aufweist. Des Weiteren wird eine aus der Zusammensetzung hergestellte Draht- und Kabelhülle offen gelegt.
Angesichts der obigen Darstellungen war ein zu lösendes Problem der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung von strangpressbaren, thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen, die halogenfrei sind und hervorragende Flexibilität und Flammhemmungseigenschaften aufweisen. Ein weiteres zu lösendes Problem der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung von thermoplastischen Elastomeren, die wenig oder gar keinen auf Mineralöl basierenden Weichmacher enthalten und trotzdem leicht verarbeitbar und strangpressbar sind.
Ein weiteres zu lösendes Problem der vorliegenden Erfindung war, dass die für die Verbesserung der Verarbeitbarkeit von halogenfreien, flammhemmenden, auf Styrolblock-Copolymeren basierenden thermoplastischen Elastomeren verwendeten Mineralöle die flammhemmende Leistung wesentlich reduzieren können. Das Ersetzen des Mineralöls durch eine flüssiges flammhemmendes Mittel eignet sich auch nicht, da das flüssige Flammhemmungsmittel aus der verarbeiteten, z. B. geformten oder stranggepressten, Zusammensetzung auslaugen und eine klebrige Oberfläche verursachen kann. Die Verwendung eines Styrolblock-Copolymers mit relativ geringem Styrolgehalt ermöglicht zwar weichmacherfreie Zusammensetzungen, doch die Flexibilität und die physische Festigkeit des thermoplastischen Elastomers leiden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die genannten und andere Probleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, die halogenfreie flammhemmende Zusammensetzungen bereitstellt, wobei der Einschluss eines hydrierten oder gesättigten Styrolblock-Copolymers, das mindestens drei Blöcke mit Styrol oder Monoalkenylaren in jedem Block umfasst, vorzugsweise mit einer Mehrheit der Monomere in den Endblöcken und einer Minderheit der Monomere in einem oder in mehreren der Mittelblöcke; und den Einschluss eines Flammhemmungsmittels, das flüssigen Phosphor enthält, sodass nur wenig oder gar kein Weichmacher, wie Mineralöl oder Pflanzenöl, notwendig ist und die Zusammensetzungen trotzdem überraschenderweise leicht verarbeitbar und strangpressbar sind, z. B. zur Herstellung von Draht- und Kabelhüllen, Ummantelungen, Hüllen und Folien. Das Styrolblock-Copolymer hat einen relativ hohen Styrolgehalt oder das Monoalkenylaren und Styrol oder Monoalkenylaren im oder in den Mittelblöcken kann nach dem Zufallsprinzip oder mittels einer kontrollierten Verteilung angeordnet werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer flammhemmenden Zusammensetzung, die ein Styrolblock-Copolymer mit relativ hohem Styrol- oder Monoalkenylarengehalt von mehr als ca. 38 Gew.-% umfasst, wobei sich das Styrol oder Monoalkenylarenmonomer in einem Mittelblock sowie in den Endblöcken des Block-Copolymers befindet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer flammhemmenden Zusammensetzung, die eine synergistische Kombination aus flüssigen und festen halogenfreien Flammhemmungsmitteln umfasst, wobei das flüssige Flammhemmungsmittel ein phosphorhaltiger Zusatz, vorzugsweise ein Phosphatester, ist. Das flüssige Flammhemmungsmittel ist normalerweise polar und generell nicht kompatibel mit normalen Styrolblock-Copolymeren. Überraschenderweise macht diese Kombination aus festem Flammhemmungsmittel und Styrolblock-Copolymer mit hohem Styrolgehalt und mit Styrol in den Elastomer- oder Weichblöcken die flüssige flammhemmungsmittelhaltige Zusammensetzung im Verhältnis sehr stabil und leicht verarbeitbar.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von flammhemmenden Zusammensetzungen, die den UL 94 VB-Test mit V-0-Bewertung bei einer oder mehreren verschiedenen Dicken bestehen, vor allem bei relativ geringen Dicken.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer halogenfreien, flammhemmenden thermoplastischen Elastomerzusammensetzung mit niedrigschmelzender Viskosität, die zur Herstellung eines Produkts mit glatter Oberfläche stranggepresst werden kann.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine flammhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzung offen gelegt, die Folgendes umfasst: ein hydriertes Styrolblock-Copolymer mit einem Styrolgehalt von mindestens 38 Gew.-%, wobei das Styrolblock-Copolymer aus mindestens drei verschiedenen Blöcken besteht und in jedem Block Styrol vorhanden ist, wobei jeder Endblock des Styrolblock-Copolymers mehr als 50 Gew.-% Styrol enthält; ein erstes halogenfreies Flammhemmungsmittel, das eine phosphorhaltige Flüssigkeit ist und basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung in Mengen von ca. 5 bis ca. 35 Gew.-% vorhanden ist; und ein zweites Polymer, das basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung in einer Menge von ca. 5 bis 65 Gew.-% vorhanden ist.
Im Sinne dieser Schrift bezieht sich „flüssig” und „fest” auf eine Komponente bei einer Raumtemperatur von 23°C. Die Begriffe „hydriert” oder „gesättigt” beziehen sich auf Styrolblock-Copolymere, wobei mindestens 80%, 90% oder 95% oder im Wesentlichen alle Dien mit konjugierten Doppelbindungen reduziert wurden. „Halogenfrei” und ähnliche Begriffe beziehen sich darauf, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vollkommen oder im Wesentlichen halogenfrei sind, d. h. sie enthalten < 2000 mg/kg Halogen, was mittels Ionenchromatographie (IC) oder einer ähnlichen Analysemethode gemessen wurde. Ein Halogengehalt unter dieser Menge wird hinsichtlich der Wirksamkeit der Zusammensetzung als Draht- oder Kabelhülle als unbedeutend angesehen. Die Begriffe „aromatisches Vinyl”, „Styrol” und „Monoalkenylaren” umfassen auch die aromatischen Kohlenwasserstoffe der Benzolserie, wie Styrol und dessen Analoge und Homologe, einschließlich o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-tert-Butylstyrol, 1,3-Dimethylstyrol, alpha-Methylstyrol und andere ringalkylierten Styrole, insbesondere ringmethylierte Styrole und andere polyzyklische aromatische Monoalkenylverbindungen, wie Vinylnaphthalen, Vinylanthracen und ähnliche Verbindungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist verständlicher und andere Merkmale und Vorteile werden besser ersichtlich, wenn die detaillierte Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen gelesen und betrachtet wird:
1 zeigt eine Querschnittansicht eines Drahts oder Kabels mit einem Kern, der von einer stranggepressten, aus einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bestehenden Hülle bedeckt ist; und
2 ist eine Seitenansicht einer geformten Komponente, nämlich einer Zugentlastungsvorrichtung, welche eine erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen umfassen ein hydriertes Styrolblock-Copolymer aus mindestens drei Blöcken, von denen jeder Styrol oder ein Monoalkenylaren umfasst, wobei ein oder mehrere Mittelblöcke, die Styrol oder Monoalkenylaren umfassen, nach dem Zufallsprinzip angeordnet werden oder einen Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung haben können, der Endregionen neben relativ härteren Blöcken umfasst, mit dem Block mit kontrollierter Verteilung, der reich an konjugierten Dienen ist, neben den relativ härteren Blöcken, die reich an Monoalkenylareneinheiten sind, und mindestens zwei halogenfreie Flammhemmungsmittel, wobei eine der Flammhemmungsmittelkomponenten eine phosphorhaltige Flüssigkeit, vorzugsweise ein Phosphatester, und die zweite Komponente ein fester Stoff ist. Überraschenderweise umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nur geringe Mengen Weichmacher, wie Mineralöl oder Pflanzenöl, und sind trotzdem mit der wünschenswerten glatten Oberfläche strangpressbar und formbar. Die Zusammensetzungen eignen sich für Draht-, Kabel-, Gieß- und Folienanwendungen.
Styrolblock-Copolymere mit Styrol oder Monoalkenylaren in jedem Block
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen einen oder mehrere hydrierte Styrolblock-Copolymere, bei denen in jedem Block Styrol enthalten ist. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Styrolblock-Copolymere einen relativ harten Block (A), der aromatische Vinyl- oder Monoalkenylaren-Wiederholungseinheiten umfasst und mindestens einen relativ weichen Polymerblock (B), der zwei oder mehr Wiederholungseinheiten enthält, die gleich oder verschieden sind, und separat aus Dien- oder Olefinmonomeren und Styrolmonomeren gewonnen werden. Das Styrolblock-Copolymer kann z. B. ein Triblock-Copolymer (A-B-A) oder ein Tetrablock oder höheres Multiblock-Copolymer sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Styrolblock-Copolymer ein Triblock-Copolymer (A-B-A) mit zwei harten Blöcken.
Das zahlenmittlere Molmasse und die Verteilung aller in dieser Anmeldung beschriebenen Arten von Styrolblock-Copolymer (SBC) werden mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen. Das SBC wird in einem geeigneten Lösungsmittel, wie THF (normalerweise 0,001–0,010 Gew.-%) aufgelöst und die entsprechende Menge wird in ein GPC-Gerät injiziert. Ein geeignetes GPC-Gefäß ist die von Waters of Milford, MA, angebotene Waters Breeze Dual Pump LC. Die GPC-Analyse wird bei einer entsprechenden Elutionsrate (1 bis 10 ml/min) durchgeführt. Die Molmassenverteilung ist gekennzeichnet durch die Signale von den UV- und Refraktionsindexsensoren und die zahlenmittleren Molmassen werden unter Verwendung einer aus einer Reihe von Polysterolen mit enger Molmassenverteilung generierten Kalibrationskurve berechnet und Spitzenmolekülgewichte von 500 bis 1.000.000 werden als Standard verwendet.
Jeder harte Polymerblock (A) kann zwei oder mehr gleiche oder verschiedene aromatische Vinyl-Wiederholungseinheiten haben. Das Blockcopolymer kann z. B. Blöcke enthalten (A), die Styrol-/Alphamethylstyrol-Copolymerblöcke oder Styrol-Butadien-Zufalls- oder Gradientencopolymerblöcke sind, solange eine Mehrheit der Wiederholungseinheiten jedes harten Blocks aromatische Vinylelementarzellen sind. In einer Ausführungsform sind die (A) Blöcke aromatische Vinylverbindungs-Homopolymerblöcke. Die bevorzugten aromatischen Vinylverbindungen sind monovinylmonozyklische Aromate, wie Styrol und Alphamethylstyrol, wobei Styrol am meisten bevorzugt wird. Wenn drei oder mehr verschiedene Wiederholungseinheiten im harten Polymerblock (A) vorhanden sind, werden die Wiederholungseinheiten in einer beliebigen Form zusammengefasst, wie eine Zufallsform, Blockform und Gradientenform.
Alternativ kann der Hartpolymerblock (A) neben den aus aromatischen Vinylverbindungen gewonnenen Struktureinheiten auch kleine Mengen aus anderen copolymerisierbaren Monomeren gewonnene Struktureinheiten enthalten. Der wünschenswerte Anteil der aus anderen copolymerisierbaren Monomeren gewonnenen Struktureinheiten beträgt 30 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 10 Gew.-% oder weniger basierend auf der Gesamtmasse des harten Polymerblocks (A). Beispiele anderer copolymerisierbarer Monomere sind u. a., ohne Einschränkung, 1-Buten, Penten, Hexen, konjugierte Diene, wie Butadien oder Isopren, Methylvinylether und andere Monomere.
Der weiche Polymerblock (B) des Styrolblock-Copolymers enthält neben Styrol oder Monoalkenylarenmonomeren zwei oder mehr gleiche oder verschiedene Struktureinheiten. Der weiche Polymerblock (B) kann aus Olefinmonomeren gewonnen werden, die generell 2 bis ca. 12 Kohlenstoffatome enthalten und z. B. Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen etc. umfassen können. Wenn die Struktureinheiten des weichen Polymerblocks (B) aus drei oder mehr Wiederholungseinheiten gewonnen werden, können die Struktureinheiten in eine Form zusammengefasst werden, wie Zufalls-, Gradienten-, Blockform oder eine Kombination davon. In einer Ausführungsform enthält der weiche Polymerblock keine ungesättigten Bindungen.
In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Styrolblock-Copolymer mindestens einen weichen Polymerblock (B) mit zwei oder mehr Wiederholungseinheiten, die gleich oder verschieden sind und separat von einem oder mehreren Olefinmonomeren und einem Dienmonomer gewonnen werden, umfassen. Wenn das Dienmonomer vorhanden ist, ist das Styrolblock-Copolymer vorzugsweise hydriert oder im Wesentlichen hydriert. Die konjugierten Dienmonomere enthalten vorzugsweise 4 bis ca. 8 Kohlenstoffatome, beispielsweise und ohne Einschränkung, 1,3-Butadien (Butadien), 2-Methyl-1,3-butadien (Isopren), 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 1,3-Pentadien (Piperylen), 1,3-Hexadien und ähnliches. Infolgedessen kann der weiche Polymerblock (B) in einer Ausführungsform Struktureinheiten enthalten, die aus einem oder mehreren Styrol- oder Monoalkenylarenmonomeren und/oder aus einem oder mehreren Olefinmonomer(en) und Dienmonomer(en) gewonnen werden. Wenn die Struktureinheiten des weichen Polymerblocks (B) aus drei oder mehr Wiederholungseinheiten gewonnen werden, können die Struktureinheiten in eine Form zusammengefasst werden.
Die Styrolblock-Copolymere können unter Verwendung von Bulk- oder Lösungsverfahren oder anderer aus dem Stand der Technik bekannten Methoden zubereitet werden.
Der weiche Polymerblock (B) enthält neben den beschriebenen einen oder mehreren Olefin- und Dienmonomeren oder Struktureinheiten relativ geringe Mengen an Struktureinheiten, die aus anderen copolymerisierbaren Monomeren gewonnen werden. Der Anteil der anderen copolymerisierbaren Monomere beträgt generell 30 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 10 Gew.-% oder weniger basierend auf der Gesamtmasse des weichen Polymerblocks (B) des Styrolblock-Copolymers.
Alternativ kann das Styrolblock-Copolymer ein funktionalisiertes Styrolblock-Copolymer sein, wie z. B. ein Säure- oder Anhydrid-funktionalisiertes Blockcopolymer, z. B. zubereitet durch Pfropfen eines Säureanteils oder dessen Derivat in das Styrolblock-Copolymer über eine freie radikalisch ausgelöste Reaktion. Für die Pfropfung geeignete Monomere sind z. B. ungesättigte Mono- und Polycarboxylsäuren und Anhydride, die ca. 3 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten. Solche Monomere sind beispielsweise Fumarsäure, Itakonsäure, Citraconsäure, Acrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid und Citraconsäureanhydrid oder ähnliches. Geeignete funktionalisierte Styrolblock-Copolymere enthalten generell ca. 0,1 bis ca. 10 Gew.-%, vorzugsweise ca. 0,2 bis ca. 5 Gew.-% des gepfropften Monomers, basierend auf der Gesamtmasse des Styrolblock-Copolymers. Pfropfungsreaktionen können in einer Lösung oder durch Schmelzmischung des Basisblock-Copolymers und des Säure-/Anhydridmonomers in Gegenwart eines frei radikalischen Auslösers durchgeführt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind; siehe z. B. US-Patent 6.653.408 , das durch Verweis vollumfänglich hier aufgenommen wird.
A) Styrolblock-Copolymere mit zufälliger Verteilung
In verschiedenen Ausführungsformen enthalten die hydrierten Styrolblock-Copolymere, einschließlich Styrol oder Monoalkenylaren in einem weichen Polymerblock (B) mit einem oder mehreren Olefinmonomeren und Dienmonomeren, die genannten Blöcke, die nach dem Zufallsprinzip geformt werden. Nicht einschränkende Beispiele der Styrolblock-Copolymere, bei denen Styrol oder Monoalkenylaren in einem weichen Polymerblock (B) zufällig verteilt sind, werden in den US-Patenten 6.031.053 und 6.197.889 gelehrt. Fachkundigen Personen ist bekannt, wie die Hydrierung durchzuführen ist.
B) Einen Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung enthaltende Styrolblock-Copolymere
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten, einen hydrierten Block mit kontrollierter Verteilung enthaltenden Styrolblock-Copolymere haben mindestens einen ersten Block aus Styrol oder Monoalkenylaren und einen zweiten Block eines Copolymers mit kontrollierter Verteilung aus Dien und Styrol oder Monoalkenylaren. Somit können die Blockcopolymere ein beliebiges Di- oder höheres Blockcopolymer sein. Im Fall eines aus Diblock-Copolymer zusammengesetzten Copolymers ist ein Block ein Alkenylaren-basierter Block und damit polymerisiert ist ein zweiter Block des Copolymers mit kontrollierter Verteilung aus Dien und Alkenylaren. Triblock- oder höhere Multiblock-Copolymere umfassen mindestens einen Alkenylaren-basierter Block und mindestens einen Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung, der sich aus Dien und Alkenylaren zusammensetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die als Endblöcke genutzte Triblock-Zusammensetzung Alkenylaren-basierte Blöcke und einen Mittelblock eines Copolymers mit kontrollierter Verteilung, das sich aus Dien und Alkenylaren zusammensetzt. Wenn eine Tri-Block-Copolymer-Zusammensetzung zubereitet wird, kann der Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung als „B” und der Alkenylaren-basierte Block als „A” bezeichnet werden. Die A-B-A-Triblock-Zusammensetzungen können entweder durch sequenzielle Polymerisation oder Koppelung hergestellt werden. In einer Ausführungsform, in der sequenziellen Lösungspolymerisationstechnik, wird das Monoalkenylaren zuerst eingeführt, um einen relativ harten aromatischen Block zu erzeugen, gefolgt von der Einführung der Dien-/Alkenylarenmischung mit kontrollierter Verteilung für die Formung des Mittelblocks, und schließlich gefolgt von der Einführung des Monoalkenylarens für die Formung des Endblocks.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für die Herstellung eines Styrolblock-Copolymer-haltigen Copolymerblocks mit kontrollierter Verteilung in US-Patent 7.169.848 beschrieben, das durch Verweis hier aufgenommen wird. Im Sinne dieser Schrift bezieht sich „kontrollierte Verteilung” auf eine molekulare Struktur, die folgende Merkmale aufweist: (1) Endregionen neben den Monoalkenylaren-Homopolymer-Blöcken („A”), die reich an (d. h., sie enthalten mehr als die durchschnittliche Menge) konjugierten Dien-Einheiten sind; (2) eine oder mehrere Regionen, die nicht neben den A-Blöcken liegen und reich an d. h., sie enthalten mehr als die durchschnittliche Menge) Monoalkenylareneinheiten sind; und (3) eine Gesamtstruktur mit relativ niedriger Blöckigkeit. Im Sinne dieser Schrift bedeutet „reich an” eine überdurchschnittliche Menge, vorzugsweise mehr als 5% der durchschnittlichen Menge. Vor der Hydrierung wird das Styrol im Gummiblockteil copolymerisiert und in eine kontrollierte Verteilung integriert, die Endregionen aufweist, die reich an Dien-Einheiten ist (z. B. Butadien, Isopren oder eine Mischung daraus), und eine Mittelregion, die reich an Styroleinheiten ist. Die Hydrierung solcher Polymere erfolgte unter Standardbedingungen, sodass mehr als 95% der Dien mit Doppelbindungen im Gummiblock reduziert wurden. Das Verfahren für die Produktion eines selektiv hydrierten Styrolblock-Copolymers ist in US-Patent 7.169.848 , Bening et al., beschrieben.
Die Styrolblöckigkeit ist einfach der prozentuale Anteil an blöckigem Styrol bezüglich der gesamten Styroleinheiten: Blöckigkeit% = 100 mal(Blöckige Styroleinheiten/Gesamte Styroleinheiten)
Auf diese Weise ausgedrückt ist Polymer-Bd-S-(S)n-S-Bd-Polymer, wobei n größer als null ist, als ein blöckiges Styrol definiert. Ist zum Beispiel in dem vorstehenden Beispiel n gleich 8, dann würde der Blöckigkeitsindex 80% betragen. Es ist bevorzugt, dass der Blöckigkeitsindex weniger als 40 beträgt. Für einige Polymere mit Styrolgehalten von zehn Gewichtsprozent bis vierzig Gewichtsprozent ist es bevorzugt, dass der Blöckigkeitsindex weniger als 10 beträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der betreffende Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung zwei unterschiedliche Regionen auf – an konjugiertem Dien reiche Regionen auf dem Ende des Blocks und eine an Monoalkenylaren reiche Region in der Nähe der Mitte oder des Zentrum des Blocks. Erwünscht ist ein Monoalkenylaren/konjugiertes Dien-Copolymerblock mit kontrollierter Verteilung, in dem der Anteil an Monoalkenylareneinheiten allmählich bis zu einem Maximum in der Nähe der Mitte oder des Zentrums des Blocks zunimmt und dann allmählich abnimmt, bis der Polymerblock vollständig polymerisiert ist.
Das Alkenylaren kann aus Styrol, alpha-Methylstyrol, para-Methylstyrol, Vinyltoluol, Vinylnaphthalin und para-Butylstyrol oder Mischungen davon ausgewählt werden. Von diesen ist Styrol besonders bevorzugt und es ist von einer Vielzahl von Herstellern kommerziell erhältlich und relativ kostengünstig. Die konjugierten Diene zur Verwendung hierin sind 1,3-Butadien und substituierte Butadiene, wie zum Beispiel Isopren, Piperylen, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien und 1-Phenyl-1,3-butadien oder Mischungen davon. Von diesen ist 1,3-Butadien besonders bevorzugt
Für die kontrollierte Verteilung oder den B-Block betragen die Gewichtsprozent von Monoalkenylaren in jedem B-Block zwischen ca. 10 Gewichtsprozent und ca. 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen ca. 25 Gewichtsprozent und ca. 50 Gewichtsprozent für selektiv hydrierte Polymere.
Um eine signifikante elastomere Leistung sicherzustellen und gleichzeitig wünschenswert hohe Tg und Festigkeitseigenschaften sowie eine wünschenswerte Transparenz sicherzustellen, wird bevorzugt, dass der Alkenylarengehalt des Triblock- und Multiblock-Polymers größer ist als ca. 20 Gew.-%, vorzugsweise von ca. 20% bis ca. 80% Gew.-%. Das bedeutet, das im Wesentlichen der gesamte restliche Gehalt, der Teil des Dien/Alkenylaren-Blocks ist, aus Dien besteht. Es ist ebenfalls wichtig, das Molekulargewicht der verschiedenen Blöcke zu kontrollieren. Für einen AB-Diblock betragen die gewünschten Blockgewichte 3.000 bis 60.000 für den Monoalkenylaren A-Block, und 30.000 bis 300.000 für den konjugierten Dien/Monoalkenylaren B-Block mit kontrollierter Verteilung. Bevorzugte Bereiche sind 5.000 bis 45.000 für den A-Block und 50.000 bis 250.000 für den B-Block. Für den Triblock, der ein sequentielles ABA oder gekoppeltes (AB)2X Blockcopolymer sein kann, sollten die A-Blöcke 3.000 bis 60.000, vorzugsweise 5.000 bis 45.000 aufweisen, während der B-Block für den sequentiellen Block 30.000 bis 300.000 und die B-Blöcke (zwei) für das gekoppelte Polymer die halbe Menge aufweisen sollten. Das gesamte durchschnittliche Molekulargewicht für das Triblockcopolymer sollte 40.000 bis 400.000 und für das radiale Copolymer 60.000 bis 600.000 betragen. Für das Tetrablockcopolymer ABAB sollte die Blockgröße für den B-Endblock ca. 2.000 bis ca. 40.000 betragen und die anderen Blöcke sollten ähnlich dem sequenziellen Triblockcopolymer sein. Diese Molekulargewichte werden höchst genau durch Lichtstreuungsmessungen bestimmt und sind als zahlengemittelte Molekulargewichte ausgedrückt.
Das Blockcopolymer mit kontrollierter Verteilung ist in verschiedenen Ausführungsformen hydriert. Eine bevorzugte Hydrierung ist die selektive Hydrierung der Dien-Anteile des endgültigen Blockcopolymers, alternativ können sowohl die „B”-Blöcke als auch die „A”-Blöcke hydriert werden, oder es kann nur ein Teil des „B”-Blocks hydriert werden.
Die Hydrierung kann über jedes von mehreren Hydrierungsverfahren oder selektiven Hydrierungsverfahren ausgeführt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Eine derartige Hydrierung wurde zum Beispiel unter Verwendung von Verfahren, wie diejenigen, die zum Beispiel in den US Patenten 3.595.942 ; 3.634.549 ; 3.670.054 ; 3.700.633 und Re. 27.145 (durch Verweis Bestandteil dieser Schrift) gelehrt sind, ausgeführt. Diese Verfahren hydrieren Polymere, die aromatische oder ethylenische Ungesättigtheiten enthalten, und basieren auf der Funktion eines geeigneten Katalysators. Solche Katalysatoren oder Katalysatorvorläufer umfassen vorzugsweise ein Gruppe-VIII-Metall, wie Nickel oder Kobalt, das mit einem geeigneten Reduktionsmittel kombiniert wird, wie ein Aluminiumalkyl oder Hydrid eines aus Gruppe I-A, II-A UND III-B der Periodensystemelemente, insbesondere Lithium, Magnesium oder Aluminium. Diese Zubereitung erfolgt in einem geeigneten Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel bei einer Temperatur von ca. 20°C bis ca. 80°C. Andere geeignete Katalysatoren sind u. a. titanbasierte Katalysatorsysteme. Die Hydrierung kann unter solchen Bedingungen erfolgen, dass mindestens ca. 90 Prozent der Dien-Doppelbindungen reduziert wurden und zwischen null und 10 Prozent der Aren-Doppelbindunen reduziert wurden. In einem bevorzugten Bereich werden mindestens ca. 95 Prozent der konjugierten Dien-Doppelbindungen reduziert und bevorzugter werden ca. 98 Prozent der konjugierten Dien-Doppelbindungen reduziert. Alternativ dazu ist es möglich, das Polymer so zu hydrieren, das die aromatische Ungesättigtheit ebenfalls über das vorstehend erwähnte Niveau von 10 Prozent hinaus reduziert wird. Eine solche umfassende Hydrierung wird gewöhnlich bei höheren Temperaturen erzielt. In diesem Fall können 90 Prozent oder mehr der Doppelbindungen von sowohl dem konjugierten Dien als auch dem Aren reduziert werden.
Alternativ dazu kann das Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung auf eine Reihe von Arten funktionalisiert werden. Ein Verfahren ist die Behandlung mit einem ungesättigten Monomer mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen oder deren Derivaten, wie zum Beispiel Carbonsäuregruppen und deren Salze, Anhydride, Ester, Imidgruppen, Amidgruppen und Säurechloride. Die auf die Blockcopolymere zu pfropfende bevorzugten Monomere sind Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure und deren Derivate. Eine weitere Beschreibung der Funktionalisierung derartiger Blockcopolymere kann in Gergen et al, US Patent Nr. 4.578.429 und in US-Pat. Nr. 5.506.299 gefunden werden. Auf eine andere Weise kann das selektiv hydrierte Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung durch Pfropfen von Silizium- oder Borenthaltenden Verbindungen an das Polymer funktionalisiert werden, wie in dem US. Patent Nr. 4.882.384 gelehrt ist. Auf eine andere Weise kann das Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung mit einer Alkoxy-Silanverbindung unter Bildung eines Si-lan-modifizierten Blockcopolymers in Kontakt gebracht werden. Auf eine weitere Weise kann das Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung durch Propfung von wenigstens einem Ethylenoxidmolekül mit dem Polymer funktionalisiert werden, wie in dem US Patent Nr. 4.898.914 gelehrt ist, oder durch Reaktion des Polymers mit Kohlenstoffdioxid, wie in dem US Patent Nr. 4.970.265 gelehrt ist. Weiterhin können in die Blockcopolymere der vorliegenden Erfindung Metallatome eingeführt werden, wie in den US Patenten mit den Nummern 5.206.300 und 5.276.101 gelehrt wird, wobei das Polymer mit einem Alkalimetallalkyl, wie zum Beispiel Lithiumalkyl in Kontakt gebracht wird. Und weiterhin können die Blockcopolymere der vorliegenden Erfindung durch Pfropfen von Sulfogruppen an das Polymer funktionalisiert werden, wie in Patent Nr. 5.516.831 gelehrt ist. Alle in diesem Absatz genannten Patente werden durch Verweis in diese Anmeldung aufgenommen.
Das Blockcopolymer mit kontrollierter Verteilung der vorliegenden Erfindung kann Copolymere umfassen, die unter dem Handelsnamen Kraton A^® von Kraton Polymers vertrieben werden, wobei Kraton A1536 und A1535 als Beispiele dienen.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, ist das Styrol oder Monoalkenylaren in einer Gesamtmasse von mehr als 38% und vorzugsweise von mehr als 45%, basierend auf der Gesamtmasse des Styrolblock-Copolymers mit zufälliger oder kontrollierter Verteilung, hat der weiche oder (B) Block des Copolymerblocks mit zufälliger oder kontrollierter Verteilung einen Monoalkenylarengehalt von weniger als 30 Gew.-%, wünschenswert sind weniger als 29 Gew.-%.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden die hydrierten Styrolblock-Copolymere mit zufälliger und/oder kontrollierter Verteilung in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet in Mengen von ca. 5 bis ca. 50 Gew.-%, wünschenswert sind von ca. 10 oder ca. 15 bis ca. 50 Gew.-% und bevorzugt sind von ca. 20 bis ca. 30 oder 35 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%).
Flüssiges, phosphorhaltiges Flammhemmungsmittel
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen ein flüssiges, phosphorhaltiges Flammhemmungsmittel. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass flüssige, phosphorhaltige Flammhemmungsmittels eine hervorragende Verträglichkeit mit dem relativ hohen Styrolgehalt der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Styrolblock-Copolymere aufweisen, insbesondere in Gegenwart eines festen Flammhemmungsmittels. Des Weiteren ist es überraschend, dass das flüssige Flammhemmungsmittel es ermöglicht, dass die Zusammensetzungen gar keinen oder geringe Mengen eines Weichmachers, wie Mineralöl, Pflanzenöl oder Kunstharzweichmacher, umfasst.
Vorzugsweise sind die flüssigen, phosphorhaltigen Flammhemmungsmittel Phosphatester. Phosphatester umfassen aromatische und aliphatische Phosphatester sowie deren Oligomere und Polymere. Beispiele aliphatischer Phosphatester-Flammhemmungsmittel sind u. a. Trimethylphosphat, Tributylphosphat, Tri(2-ethylhexyl)-phosphat, Tributoxyethylphosphat, Monoisodecylphosphat und 2-Acryloyloxyethylacidphosphat. Beispiele aromatischer Phosphatester sind u. a. Trixylenylphosphat, Tris(phenylphenyl)phosphat, Trinaphthylphosphat, Cresyldiphenylphosphate, Xylenyldiphenylphosphat, 2-Ethylhexyldiphenylphosphat, Phosphorsäure-dodecylester-diphenylester und Dipheny-2-methacryloyloxyethyl-phosphat. Bespiele aromatischer Bis(phosphatester) sind u. a. Resorcinol-bis(diphenylphosphat), Resorcinol-bis(dixylenylphosphat), Resorcinol-bis(dicresylphosphat), Hydroquinon-bis(dixylenylphosphat), Bisphenol-A-bis(diphenylphosphat) und Tetrakis(2,6-Dimethylphenyl)1,3-phenylen-bisphosphat. Bevorzugte Phosphatester in einer Ausführungsform umfassen Disphenyl-A-bis(diphenylphosphat), 2-Ethylhexyl-diphenylphosphat und Resorcinol-bis(diphenylphosphat). Die flüssigen, phosphorhaltigen Flammhemmungsmittel sind frei von Halogenatomen.
Die flüssigen, phosphorhaltigen Flammhemmungsmittel werden in der vorliegenden Erfindung in Mengen von ca. 5 bis ca. 35 Gew.-%, verwendet, wünschenswert sind von ca. 5 bis ca. 20 Gew.-% und bevorzugt sind von ca. 5 bis ca. 10 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%). Überraschenderweise können relativ hohe Mengen des flüssigen Flammhemmungsmittels verwendet werden, ohne dass Flüssigkeit aus den verarbeiteten Zusammensetzungen auslaugt.
Flüssige, phosphorhaltige Flammhemmungsmittel sind von Bezugsquellen wie Adeka Palmarole oder Amfine Chemical Corporation (USA) als FP-600 und ICL-IP als Fyrol BDP erhältlich.
Feste halogenfreie Flammhemmungsmittel.
Die Zusammensetzungen umfassen auch mindestens ein festes halogenfreies Flammhemmungsmittel. Feste Flammhemmungsmittel sind beispielsweise phosphorhaltige Flammhemmungsmittel, stickstoffhaltige Flammhemmungsmittel, Melaminderivate, Metallhydroxide, Metallhydrate, Blähgraphit und Organo-Schichtsilikate.
Verschiedene feste phosphorhaltige Flammhemmungsmittel umfassen Phosphate, Pyrophosphate, Metaphosphate und Polyphosphate. Stickstoff- und phosphorhaltige Flammhemmungsmittel umfassen Melaminpyrophosphat, Melaminorthophosphat, Monoammomumphosphat, Diammoniumphosphat, Ammomumpyrophosphat, Phosphorsäureamid, Melaminpolyphosphat, Ammoniumpolyphosphat, Piperazinpolyphosphat und Polyphosphorsäureamid.
Andere feste halogenfreie Flammhemmungsmittel umfassen anorganische Flammhemmungsmittel, zum Beispiel Metallhydrate, wie Aluminiumhydrat und Magnesiumhydrat, Metallhydroxide, wie Magnesiumhydroxid und Aluminiumtrihydroxid (ATH), Metalloxide, wie Titandioxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Bentonit, Hectorit, Montmorillonit, Blähgraphit, Huntit, Antimontrioxid, Kaliumoxid, Zirkonoxid, Zinkoxid und Magnesiumoxid.
Die festen halogenfreien Flammhemmungsmittel sind in Mengen von größer als 10 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) und generell von ca. 10 bis ca. 65 Gew.-% vorhanden, wünschenswert sind von ca. 15 bis ca. 62 Gew.-% und bevorzugt sind von ca. 20 bis ca. 45 Gew.-%.
Die festen halogenfreien Flammhemmungsmittel sind von vielen Bezugsquellen im Handel erhältlich. Eine Mischung aus Piperazinpyrophosphat und Melaminpyrophosphat ist erhältlich als FP-21001 von Adeka Palmarole oder von der Amfine Chemical Corporation. Polyphosphonathomopolymere und Copolymere sind erhältlich als FRX 100 und FRX C035 von FRX Polymers. Verschiedene Flammhemmungsmittel sind ebenfalls erhältlich, wie Exolit von Clariant und Budit von Budenheim.
Polyolefine
In einer Ausführungsform, umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen alternativ eine oder mehrere Polyolefine, die in der hier verwendeten Art definiert werden als ein oder mehr Polyolefinpolymere und ein Polyolefincopolymer, außer wenn anderweitig angegeben. Für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignete Polyolefine umfassen amorphe oder kristalline Homopolymere oder Copolymere aus zwei oder mehr gleichen oder verschiedenen aus Alphamonoolefinen gewonnenen Monomeren, die 2 bis ca. 12 Kohlenstoffatome und vorzugsweise von 2 bis ca. 8 Kohlenstoffatome haben. Beispiele geeigneter Olefine sind u. a. Ethylen, Propylen, I-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 2-Methyl-1-propen, 3-Methyl-1-penten, 4-Methyl-1-penten, 5-Methyl-1-hexen und Kombinationen davon. Polyolefine umfassen ohne Einschränkung Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen (isotaktisch und syndiotaktisch), Ethylen/Propylencopolymere und Polybuten. Polyolefincopolymere können auch den größeren Gewichtsanteil eines oder mehererer Olefinmonomere und eine geringere Menge eines oder mehrerer Nicht-Olefinmonomere, wie Vinylmonomere, u. a. auch Vinylacetat oder ein Dien-Monomer etc. umfassen. Polare Polyolefinpolymere umfassen z. B. Ethylenacrylat und Ethylenvinylacetat. In einer bevorzugten Ausführungsform wird EVA verwendet, das einen Vinylacetatgehalt größer als 5 Prozent hat. Generell umfasst ein Polyolefincopolymer weniger als 40 Gewichtsprozent eines Nicht-Olefinmonomers, wünschenswert sind weniger als 30 Gewichtsprozent und bevorzugt sind weniger als ca. 10 Gewichtsprozent oder gar kein Nicht-Olefinmonomer.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Polyolefin mindestens eine funktionale Gruppe pro Kette umfassen oder es kann eine Mischung aus nicht-funktionalisierten Polyolefinen und funktionalisierten Polyolefinen sein. Funktionale Gruppen können in das Polyolefin integriert werden, z. B. durch Inklusion eines oder mehrerer Nicht-Olefinmonomere während der Polymerisation des Polyolefins. Beispiele funktionaler Gruppen umfassen ohne Einschränkung Anhydridgruppen wie Maleinanhydrid, Itakonanhydrid und Citraconanhydrid; Acrylate wie Glycidylmethacrylat; Säuregruppen wie Fumarsäure, Itakonsäure, Citraconsäure und Acrylsäure; Funktionale Gruppen der Epoxide; und funktionale Gruppen der Amine. Funktionale Gruppen enthaltende Polyolefine und Verfahren für deren Formung sind fachkundigen Personen bekannt. Funktionalisierte Polyolefine sind im Handel von Bezugsquellen wie Uniroyal, Atofina und DuPont erhältlich. Epoxidmodifizierte Polyethylene sind von Atofina als LOTADER^® erhältlich. Säuremodifizierte Polyethylene sind von DuPont als FUSABOND^® erhältlich.
Polyolefinpolymere und Copolymere sind unter verschiedenen Bezeichnungen im Handel erhältlich von Bezugsquellen wie u. a. ohne Einschränkung Chevron, Dow Chemical, DuPont, ExxonMobil, Huntsman Polymers, Ticona and Westlake Polymer.
Wenn vorhanden, liegen die Polyolefine im Bereich einer Menge von generell ca. 5 bis ca. 65 Teilen, wünschenswert sind von ca. 10 bis ca. 40 Teilen und vorzugsweise von ca. 10 bis ca. 30 Teilen nach Gewicht, basierend auf insgesamt 100 Teilen nach Gewicht der gesamten Zusammensetzung.
Andere Polymere
In verschiedenen Ausführungsformen können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen andere Polymere in den für die Polyolefine angegebenen Mengen hinzugefügt werden, vorausgesetzt dass solche Polymere nicht die gewünschte Leistung der Zusammensetzungen und die damit geformten Konstruktionen stören. Beispiele zusätzlicher Polymere sind u. a. ohne Einschränkung Polyamid wie Nylon, Acrylonitrilebutadien-Styrolcopolymere (ABS), Acrylonitrilethylenstyrol (AES), Styrolacrylonitrilcopolymer (SAN), halogenierte Polymere wie Polyvinylchlorid, Polycarbonate, Acrylpolymere, PET, PBT, Polyester, TPU (auch TPU mit einem biobasierten Polyesterblock), Polyetherblockamid (PEBA), Polyphenylenether (PPE) und Polylacticsäure (PLA). In einer Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen des Weiteren ein polares Polymer, das eines oder mehrere der Stoffe Ethylenvinylacetat, maleatiertes Polyolefin, maleatiertes Sytrolblockcopolymer, maleatiertes EPDM, Acrylpolymer und Maleinanhydrid/Olefincopolymer umfasst, und wobei das polare Polymer in Mengen von ca. 1 bis ca. 10 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) vorhanden ist.
Zusätze
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können weitere Zusätze umfassen, u. a. ohne Einschränkung Lichtstabilisatoren, Antioxidanzien, andere halogenfreie flammhemmende Zusätze, Pigmente, Peroxide, Wärmestabilisatoren, Verarbeitungshilfen, Formtrennmittel, flussverbessernde Mittel, Nanopartikel, Schaumstoffe, Plättchenfüllstoffe und Nicht-Plättchenfüllstoffe. Beispiele von Füllstoffen für die Verwendung in den Zusammensetzungen sind u. a. ohne Einschränkung einer oder mehrere der Stoffe Calciumcarbonat, Talk, Ton, Zeolit, Siliziumoxid, Titandioxid, Ruß, Bariumsulfat, Mica, Glasfasern, Whiskers, Carbonfasern, Magnesiumcarbonat, Glaspulver, Metallpulver, Kaolin, Graphit und Molybdändisulfid. Geeignete Füllstoffe umfassen biobasierte Füllstoffe, z. b. verschiedene Fasern, Zellulose und/oder Lignin. In einer Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einen Plättchenfüllstoff aus einem oder mehreren der Stoffe Nanoton, einem organisch modifizierten Ton, Talk und Mika in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%).
Weichmacher.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen frei von Weichmachern, was sich im Sinne dieser Schrift auf Mineralöl, Kunstharzweichmacher und Pflanzenöl bezieht. Ölweichmacher sind generell Mischungen aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Naphtenkohlenwasserstoffen und Paraffin, d. h. aliphatisch, Kohlenwasserstoffe. Diejenigen, bei denen die Paraffinkohlenwasserstoffe bildenden Kohlenstoffatome zahlenmäßig 50% oder mehr der Gesamtkohlenstoffeatome ausmachen, werden als „Paraffinöle” bezeichnet. Diejenigen, bei denen die Naphtenkohlenwasserstoff bildenden Kohlenstoffatome zahlenmäßig 30% bis 45% der Gesamtkohlenstoffeatome ausmachen, werden als „Naphtenöle” bezeichnet, und diejenigen, bei denen die aromatischen Kohlenwasserstoff bildenden Kohlenstoffatome zahlenmäßig 35% oder mehr ausmachen, werden als „aromatische Öle” bezeichnet. Beispiele von Kunstharzweichmachern sind u. a. ohne Einschränkung Polyisobutylen, Polybutene und GTL-Öl, die von Shell erhältlich sind. Es wurde festgestellt, dass Mineralölweichmacher aufgrund der hohen Entflammbarkeit von Mineralöl in einigen Styrolblock-Copolymer-basierten halogenfreien flammhemmenden Zusammensetzungen die flammhemmende Leistung reduzieren. Wenn vorhanden, liegen die Weichmacher mengenmäßig im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von 2 bis 5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung. In weiteren Ausführungsformen enthalten die Zusammensetzungen weniger als 9 Gew.-%, weniger als 7 Gew-%, weniger als 5 Gew.-%, weniger als 3 Gew.-% oder weniger als 1 Gew.-% des Weichmachers basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung.
Erfindungsgemäße Zusammensetzung können unter Verwendung zahlreicher Prozesse, die der fachkundigen Person bekannt sind, hergestellt werden, u. a. ohne Einschränkung durch Strangpressen, Spritzguss, Druckguss und Kalandrieren.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können genutzt werden, um verschiedene Artikel oder Teile zu formen, u. a. ohne Einschränkung Ummantelungen, Isolierung, Hüllen, Zugentlastung, Kombikasten, Abdeckungen, Folien, stranggepresste Profile und Rohre, Kabelrohre usw.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Verbundwerkstoffes 10, der einen Kern 20 mit einer erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung 30 umfasst, die mit dem Kern verbunden und/oder mit ihm in Kontakt ist. Der Kern 20 kann ein beliebiges geeignetes Material sein und ist im Fall eines Drahts oder Kabels normalerweise ein Metall oder anderes leitfähiges Material.
2 zeigt eine Ausführungsform eines geformten Teils 40 in Form einer Zugentlastungsvorrichtung, die aus einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung gebildet wurde und zur Reduzierung der Zugbeanspruchung eines Kabels 50 verwendet wird.
Zur Vermeidung von Zweifeln umfasst die vorliegende Erfindung alle möglichen Kombinationen der Komponenten, und auch verschiedene Bereiche der genannten, hier offen gelegten Komponenten. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „umfassen” nicht das Vorhandensein anderer Elemente ausschließt. Es liegt ebenso auf der Hand, dass eine Beschreibung eines Produkts, das bestimmte Komponenten umfasst, auch ein aus den genannten Komponenten bestehendes Produkt offen legt. Auf ähnliche Weise gilt, dass eine Beschreibung eines Verfahrens, das bestimmte Schritte umfasst, auch ein aus den genannten Schritten bestehender Prozess offen gelegt wird.
Beispiele
Die unten beschriebenen Beispiele dienen der Veranschaulichung der Merkmale der thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele sollen nicht den Umfang der Erfindung einschränken.
Alle SToffe wurden vor dem Compoundieren bis zum Erreichen eines im Wesentlichen gleichmäßigen und frei fließenden Zustand gemischt und wurden unter Verwendung einer Doppelschrauben-Strangpresse compoundiert. Die Strangpresstemperatur betrug 175–220°C und die Drehzahl der Strangpressschrauben betrug 200–450 U/min.

Für die Beispiele wurden folgende Rohstoffe verwendet.

SBC 1	Kraton A1535 von Kraton
SBC 2	Kraton G-1651 von Kraton
SBC 3	Kraton 01645 from Kraton
Mineralöl	Puretol PSO 550, mit Mineralöl von Petro-Canada
Flüssiges HFFR 1	Amfine FP-600, Bisphenol-A-diphenylphosphat von Amfine
Flüssiges HFFR 2	Santicizer 141, 2-Ethylhexyldiphenylphosphat von Ferro
Flüssiges HFFR 3	Santicizer 148, Isodecyldiphenylphosphat von Ferro
Flüssiges HFFR 4	Kronitex TXP, Trixylenylphosphat von Chemtura
Festes HFFR 1	Amfine FP-2100J, Proprietäre NIP-Mischung von Amfine
Festes HFFR 2	Exolit OP 935, von Clariant
Festes HFFR 3	JLS-PNA von JLS Chemical Inc.
Festes HFFR 4	Sidstar T120U von Elkem
Festes HFFR 5	Magnifin H-10, Magnesiumhydroxid von Albermale Corporation
SBC 1	F008F, Fraktioniertes Schmelz-PP von Braskem
SBC 2	D1 15A, 12MI PP von Braskem
POE	Versify 2200 Polyolefinelastomer von Dow Chemicals
EVA	Elvax 650Q, EV A von DuPont
Fusabond	Fusabond N-493 von DuPont
ZB	Charmax ZB400T, Zinc Borate von PAG Holdings Inc.
Nanoton	Bentone 108, Nanoton von Elementic
Schmierstoff	Crodamide ER, Erucamide von Croda
Si MB 1	Genioplast Pellet S, von Wacker
Graues CC	Grey Color Concentrate von Teknor Apex Color Company
AO/UV	AO/UV Paket von Teknor Apex Color Company

Die folgenden Prüfprotokolle wurden für die Tests verwendet.

Härte (15 s)	Shore A	ASTM D-2240
Zugfestigkeit	psi	ASTM D-412
50% Modul	psi	ASTM D-412
100% Modul	psi	ASTM D-412
300% Modul	psi	ASTM D-412
Zugdehnung	%	ASTM D-412
UL 94 VB-Test	V-0 Bestanden/Nicht bestanden	UL94
Schmelzflussrate	g/10 min	ASTM D-1238
Relative Dichte	g/cm³	ASTM D-792

Tabelle 1. Vergleichende Bespiele basierend auf Kraton G1651

Beispiel		Comparative Beispiel 1	Vergleichendes Beispiel 2	Vergleichendes Beispiel 3
SBC2		100,00	100,00	100,00
Mineralöl		62,50	31,25
Flüssiges HFFR 1		50,00	81,25	112,50
Festes HFFR 1		337,50	337,50	337,50
SBC 1		60,00	60,00	60,00
PEO		112,50	112,50	112,50
EVA		50,00	50,00	50,00
Nanoton		28,75	28,75	28,75
Si MB 1		16,75	16,75	16,75
Graues CC		24,70	24,70	24,70
AO/UV		5,98	5,98	5,98
Gesamt-PHR		848,68	848,68	848,68
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, aber klebrige Oberfläche aufgrund der Auslaugung von flüssigem FR	Glatte, durch flüssiges FR befleckte, klebrige Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/24'')		V0 Nicht best.	V0 Nicht best.	V0 Bestanden
Probendicke	mm	1,010	0,991	1,040
Relative Dichte		1,170	1,150	1,200
Schmelzflussrate (200°C/5000 g)	g/10 min	6,3	8,01	9,6
Standhärte (15 s verzögert)	A	91,0	92,0	94,0
Zugfestigkeit	psi	1197	1195	969
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	520	578	577
Zugdehnung	%	516	488	413

Tabelle 1 zeigt drei vergleichende Beispiele, bei denen herkömmliches SEBS mit einem Styrolgehalt von 30–33 Gew.-% verwendet wurde. Im vergleichenden Beispiel 1 wurde Mineralöl verwendet, um eine glatte, trockene Oberfläche zu erhalten, aber die Zusammensetzung wies eine schlechte Flammhemmungsleistung auf. Im vergleichenden Beispiel 2 wurde die Hälfte des Mineralöls durch ein flüssiges Flammhemmungsmittel ersetzt und es wurde ein stranggepresstes Band erzeugt, dessen Oberfläche aufgrund des Auslaugens des phosphorhaltigen flüssigen Flammhemmungsmittels klebrig wurde, und die Zusammensetzung hat den vorgegebenen UL 94 VB-Test nicht bestanden. Im vergleichenden Beispiel 3 wurde das Mineralöl durch flüssiges Flammhemmungsmittel ersetzt. In diesem vergleichende Beispiel wurde der UL 94 VB-Test bestanden, aber die Oberfläche wurde sehr klebrig, da das flüssige Flammhemmungsmittel in großen Flecken auf der Oberfläche auslief. Tabelle 2. Vergleichende Bespiele basierend auf Kraton G1645

Beispiel	Vergleichendes Beispiel 4	Vergleichendes Beispiel 5
SBC 3	100,000	100,000
Flüssiges HFFR 1	95,588	87,203
Festes HFFR 1	290,440	264,965
SBC 1	60,000	60,000
PEO	75,000	50,000
EVA	50,000	50,000
Nanoton	24,265	21,135
Si MB 1	13,970	12,745
Graues CC	21,323	19,453
AO/UV	4,703	4,295
Gesamt-PHR	753,288	670,795
Stranggepresstes Band	Starke Exudation des flüssigen FR während der Bandextrusion, ungeeignet für das Stranspressverfahren.	Starke Exudation des flüssigen FR während der Bandextrusion, ungeeignet für das Stranspressverfahren.

Tabelle 2 zeigt zwei weitere vergleichenden Beispiele, in denen gezeigt wird, dass unter Verwendung eines Styrolblock-Copolymers mit relativ hohem Vinyl- und geringem Styrolgehalt mineralölfreie, halogenfreie flammenhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzungen erzeugt werden können. Die Verwendung eines phosphorhaltigen flüssigen Flammhemmungsmittels führte jedoch zu einer starken flüssigen Exudation des flüssigen Flammhemmungsmittels. Tabelle 3. Beispielsatz 1, Graues HFFR TPE basierend auf Kraton A1535H

Beispiel		Vergleichendes Beispiel 1A	Beispiel 1	Beispiel 2
SBC 2		100,00
SBC 1			100,00	100,00
Mineralöl		62,50	31,25
Flüssiges HFFR 1		50,00	81,25	112,50
Festes HFFR 1		337,50	337,50	337,50
SBC 1		60,00	60,00	60,00
PEO		112,50	112,50	112,50
EVA		50,00	50,00	50,00
Nanoton		28,75	28,75	28,75
Si MB 1		16,75	16,75	16,75
Graues CC		24,70	24,70	24,70
AO/UV		5,98	5,98	5,98
Gesamt-PHR		848,68	848,68	848,68
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/24'')		V0 Nicht best.	V0 Nicht best.	V0 Bestanden
Probendicke	mm	1,040	0,990	1,010
UL 94 VB-Test (1/16'')		V1 Bestanden	V0 Bestanden	V0 Bestanden
Probendicke	mm	1,40	1,370	1,390
Relative Dichte		1,160	1,190	1,210
Schmelzflussrate (200°C/5000 g)	g/10 min	5,1	5,9	14,7
Standhärte (15 s verzögert)	A	92,0	93,0	95,0
Zugfestigkeit	psi	1085	1055	1054
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	517	583	635
Zugdehnung	%	480	416	392

Vergleichendes Beispiel IA ist eine Testwiederholung aus dem vergleichenden Beispiel 1 in Tabelle 1. Tabelle 3 zeigt, dass ein Ersetzen eines herkömmlichen Styrolblock-Copolymers (Vergleichendes Beispiel IA) durch ein Styrolblock-Copolymer mit relativ hohem Styrolgehalt, bei dem in jedem Block Styrol vorhanden ist, und ein Ersetzen der Hälfte des Mineralöls durch ein flüssiges Flammhemmungsmittel (Beispiel 1) ein stranggepresstes Band mit einer glatten und trockenen Oberfläche hergestellt werden kann. Die flammhemmende Leistung hatte sich derart verbessert, dass der UL 94 VB-Test bei einer Dicke von 1/16'' mit einer V0-Bewertung bestanden wurde. Das Ersetzen des gesamten Mineralöls durch ein flüssiges Flammhemmungsmittel verbessert die flammhemmende Leistung noch mehr und Beispiel 2 besteht den UL 94 VB-Test bei einer Dicke von 1/24''. Tabelle 4. Beispielsatz 2, HFFR TPE basierend auf Kraton A1535H für die bessere Darstellung der hervorragenden Flammhemmung mit wenig Öl

Beispiel		Vergleichendes Example 1B	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6
SBC 2		100,000
SBC 1			100,000	100,000	100,000	100,000
Mineralöl		62,479	46,859	31,239	15,620
Flüssiges HFFR 1		50,000	62,620	81,239	96,859	112,479
Festes HFFR 1		337,606	337,606	337,606	337,606	337,606
SBC 1		60,017	60,017	60,017	60,017	60,017
PEO		112,564	112,564	112,564	112,564	112,564
EVA		50,000	50,000	50,000	50,000	50,000
Nanoton		28,778	28,778	28,778	28,778	28,778
Si MB 1		16,723	16,723	16,723	16,723	16,723
Graues CC		24,703	24,703	24,703	24,703	24,703
AO/UV		6,027	6,027	6,027	6,027	6,027
Gesamt-PHR		848,896	848,896	848,896	848,896	848,896
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/24'')		V0 Nicht best.	V0 Nicht best.	V1 Bestanden	V0 Bestanden	V0 Bestanden
Probendicke	mm	1,010	1,010	1,010	1,010	1,010
Gesamte Flammzeit	S	72	63	49	17	10
Relative Dichte		1,173	1,168	1,198	1,207	1,204
Schmelzflussrate (200°C/10 kg)	g/10 min	15,8	21,3	37,6	68,2	105,3
Standhärte (15 s verzögert)	A	91,0	92,0	93,0	93,0	94,0
Zugfestigkeit	psi	11,4	1049	1047	1014	1025
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	520	591	597	597	617
Zugdehnung	%	484	417	411	391	385

Vergleichendes Beispiel IB ist eine Testwiederholung aus dem vergleichenden Beispiel 1 in Tabelle 1. Tabelle 4 zeigt, dass wenn mehr und mehr Mineralöl durch ein flüssiges Flammhemmungsmittel ersetzt wird, die flammhemmende Leistung verbessert wird, während die Oberfläche glatt und trocken bleibt. Tabelle 5. Beispielsatz 3, Metallhydrat HFFR TPE basierend auf Kraton A1535H

Beispiel		Vergleichendes Beispiel 6	Vergleichendes Beispiel 7	Vergleichendes Beispiel 8	Beispiel 7
SBC 2		100,000		100,000
SBC 1			100,000		100,000
Mineralöl		62,497	62,497
Flüssiges HFFR 1				62,497	62,497
Festes HFFR 1		460,360	460,360	460,360	460,360
SBC 2		52,081	52,081	52,081	52,081
Fusabond		23,843	23,843	23,843	23,843
ZB		48,634	48,634	48,634	48,634
AO/UV		5,201	5,201	5,201	5,201
Gesamt-PHR		752,615	752,615	752,615	752,615
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/8'')		V0 Nicht best.	V0 Nicht best.	V0 Nicht best.	V0 Nicht best.
Probendicke	mm	3,230	3,200	3,280	3,250
Relative Dichte		1,547	4,566	1,616	1,643
Schmelzflussrate (190°C/20.000 g)	g/10 min	2,0	20,8	4,9	8,9
Standhärte (15 s verzögert)	A	93,6	93,7	96,1	95,6
Zugfestigkeit	psi	1628	1558	1288	1609
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	1370	1333	1140	1416
Zugdehnung	%	217%	209%	160%	172%

Tabelle 5 zeigt den Nachweis, dass ein Styrolblock-Copolymer mit hohem Styrolgehalt, bei dem in jedem Block Styrol vorhanden ist, und die Verwendung eines phosphorhaltigen flüssigen Flammhemmungsmittels in Kombination mit einem festen halogenfreien Flammhemmungsmittel die flammhemmende Wirkung verbessert wird. Beispiel 7 zeigt den bestandenen UL 94 VB-Test einer Zusammensetzung, die Metallhydrat und ein flüssiges phosporhaltiges Flammhemmungsmittel enthält. *****Tabelle 6. Beispielsatz 4, Bewertung des HFFR TPE basierend auf Kraton A1535H und einem Polyolefin

Beispiel		Vergleichendes Beispiel 9	Vergleichendes Beispiel 8
SBC 2		100,000
SBC 1			100,000
Mineralöl		54,99
Flüssiges HFFR 1			54,99
Festes HFFR 1		137,51	137,51
SBC 1		58,74	58,74
Nanoton		12,50	12,50
Schmierstoff		1,89	1,89
AO/UV		5,42	5,42
Gesamt-PHR		371,06	371,06
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/32'')		V0 Nicht best.	V0 Bestanden
Probendicke	mm	0,813	0,838
Relative Dichte		1,111	1,205
Schmelzflussrate (200°C/10 kg)	g/10 min	43,2	52,8
Standhärte (15 s verzögert)	A	87,4	94,3
Zugfestigkeit	psi	2313	1630
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	539	668
Zugdehnung	%	576	413

Tabelle 6 zeigt, dass weichmacherfreie, insbesondere mineralölfreie Zusammensetzungen beritgestellt werden können durch eine Kombination der bevorzugten Stryrolglock-Copolymere, halogenfreien Flammhemmungsmittel und phosphorhaltigen Flüssigkeiten und Polymeren, wobei Polypropylen in Beispiel 8 verwendet wird. Tabelle 7. Beispielsatz 5, Metallphosphinatsalz und Melaminpolyphosphat HFFR TPE basierend auf Kraton A1535H

Beispiel		Vergleichsbeispiel 10	Beispiel 9
SBC2		100,00
SBC 1			100,00
Mineralöl		54,99
Flüssiges HFFR			54,99
Festes HFFR 2		87,31	87,31
Festes HFFR 3		44,16	44,16
Festes HFFR 4		18,55	18,55
SBC 1		58,74	58,74
Si MB 1		1,89	1,89
AO/UV		5,42	5,42
Gesamt-PHR		371,06	371,06
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/32'')		V0 Nicht best.	V0 Bestanden
Probendicke	mm	0,762	0,787
Relative Dichte		1,076	1,159
Schmelzflussrate (200°C/10 kg)	g/10 min	45,0	40,3
Standhärte (15 s verzögert)	A	88,8	95,4
Zugfestigkeit	psi	1719	1328
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	558	745
Zugdehnung	%	510	343

Tabelle 7 zeigt ein Beispiel für den Nachweis, dass unterschiedliche Flammhemmungsmittelpakete, u. a. phosphorhaltige Flüssigkeit, verwendet werden können, während gleichzeitig die gewünschte flammhemmende Wirkung bereittgestellt wird. In dem Beispiel wird ein Metallphosphinatsalz in Kombination mit Melaminpolyphosphat verwendet. Tabelle 8. Beispielsatz 6, Zusätzliche Phosphatester in intumesuzentem HFFR TPE, basierend auf Kraton A1535H

Beispiel		Vergleichendes Beispiel 9A	Beispiel 8A	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12
SBC 2		100,00
SBC 1			100,00	100,00	100,00	100,00
Mineralöl		54,99
Flüssiges HFFR 1			54,99
Flüssiges HFFR 2				54,99
Flüssiges HFFR 3					54,99
Flüssiges HFFR 4						54,99
Festes HFFR 1		137,51	137,51	137,51	137,51	137,51
SBC 1		58,74	58,74	58,74	58,74	58,74
Nanoton		12,50	12,50	12,50	12,50	12,50
Schmierstoff		1,89	1,89	1,89	1,89	1,89
AO/UV		5,42	5,42	5,42	5,42	5,42
Gesamt-PHR		371,06	371,06	371,06	371,06	371,06
Stranggepresstes Band		Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche	Glatte, trockene Oberfläche
UL 94 VB-Test (1/32'')		V0 Nicht best.	V0 Bestanden	V0 Bestanden	V0 Bestanden	V0 Bestanden
Probendicke	mm	0,813	0,784	0,788	0,786	0,810
Relative Dichte		1,100	1,217	1,185	1,180	1,180
Standhärte (15 s verzögert)	A	87,00	90,0	79,5	78,0	81,5
Zugfestigkeit	psi	2384	1702	1085	1216	1186
Elastizitätsmodul bei 100%	psi	567	800	514	517	498
Zugdehnung	%	583	394	563	552	546

Vergleichendes Beispiel 9A ist eine Testwiederholung aus dem vergleichenden Beispiel 9 in Tabelle 6. Beispiel 8A ist eine Testwiederholung aus Beispiel 8 in Tabelle 6. Beispiele 10 bis 12 zeigen verschiedene phosphorhaltige flüssige Flammhemmungsmittel, die zum Erreichen einer hervorragenden flammhemmenden Wirkung verwendet werden können. Bestandene UL 94 VB-Tests werden unabhängig von dem verwendeten phosphorhaltigen flüssigen Flammhemmungsmittel erzielt.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf Folgendes:

1. [0012] In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine flammhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzung offen gelegt, die Folgendes umfasst: ein hydriertes Styrolblock-Copolymer mit einem Styrolgehalt von mindestens 38 Gew.-%, wobei das Styrolblock-Copolymer aus mindestens drei verschiedenen Blöcken besteht und in jedem Block Styrol vorhanden ist, wobei jeder Endblock des Styrolblock-Copolymers mehr als 50 Gew.-% Styrol enthält; ein erstes halogenfreies Flammhemmungsmittel, das eine phosphorhaltige Flüssigkeit ist und basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung in Mengen von ca. 5 bis ca. 35 Gew.-% vorhanden ist; und ein zweites Polymer, das basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung in einer Menge von ca. 5 bis 65 Gew.-% vorhanden ist.
2. Zusammensetzung gemäß 1, wobei das Styrolblock-Copolymer mindestens einen Copolymerblock aus konjugiertem Dien und einem Monoalkenylaren mit kontrollierter Verteilung oder zufälliger Verteilung umfasst.
3. Zusammensetzung gemäß 1 bis 2, wobei die Zusammensetzung 10 Gew.-% oder weniger eines Weichmachers umfasst.
4. Zusammensetzung gemäß 1 bis 3, wobei die Zusammensetzung weichmacherfrei ist.
5. Zusammensetzung gemäß 1 bis 4, wobei das phosphorhaltige Flammhemmungsmittel ein Phosphatester ist.
6. Zusammensetzung gemäß 1 bis 5, wobei das zweite feste halogenfreie Flammhemmungsmittel ein phosphorhaltiges Flammhemmungsmittel, ein stickstoffhaltiges Flammhemmungsmittel, Metallhydroxid, Metallhydrat, Blähgraphit und Organo-Schichtsilikat ist, oder mehrere davon ist, wobei das zweite feste halogenfreie Flammhemmungsmittel in einer Menge von ca. 15 bis ca. 62 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
7. Zusammensetzung gemäß 1 bis 6, wobei das zweite Polymer ein Polyolefin, Polyphenylenoxid, ein thermoplastisches Polyurethan, Polyester, Acrylonitril-butadiene-styrol, Polystyrol, Acrylonitrilethylenstyrol (AES) und Styrolacrylonitril-Copolymer (SAN) oder mehrere davon ist, und wobei das zweite Polymer in einer Menge von ca. 10 bis ca. 40 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
8. Zusammensetzung gemäß 1 bis 7, wobei das Styrolblock-Copolymer in einer Menge von ca. 5 bis ca. 50 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
9. Zusammensetzung gemäß 1 bis 8, wobei die Zusammensetzung des Weiteren ein polares Polymer, das eines oder mehrere der Stoffe Ethylenvinylacetat, maleatiertes Polyolefin, maleatiertes Sytrolblockcopolymer, maleatiertes EPDM Acrylpolymer und Maleinanhydrid/Olefincopolymer umfasst, und wobei das polare Polymer in Mengen von ca. 1 bis ca. 10 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) vorhanden ist.
10. Zusammensetzung gemäß 1 bis 9, wobei die Zusammensetzung des Weiteren einen Plättchenfüllstoff aus einem oder mehreren der Stoffe Nanoton, einem organisch modifizierten Ton, Talk und Mika in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) umfasst.
11. Zusammensetzung gemäß 1 bis 10, wobei die Zusammensetzung des Weiteren eine oder mehrere der Stoffe Antioxidans; Dispergiermittel; Füllstoff; Verlängerungsmittel; Schmierstoff Pigment und Farbe; Stabilisator; Stearat; UV-Absorber; und rheologischen Modifikator umfasst.
12. Zusammensetzung gemäß 1 bis 11, wobei die Zusammensetzung den UL 94 VB-Flammtest mit einer VO-Bewertung bei einer Dicke von 1/16'' (1,5875 mm) besteht.
13. Zusammensetzung gemäß 1 bis 12, wobei die Zusammensetzung halogenfrei ist.
14. Stranggepresster oder geformter Artikel, der die Zusammensetzung gemäß 1 bis 13 umfasst.
15. Zusammensetzung gemäß 1 bis 13, wobei das Styrolblock-Copolymer ein Triblock-Copolymer ist und wobei das Styrol im Mittelblock zufällig angeordnet ist oder eine kontrollierte Verteilung aufweist.
16. Draht- oder Kabelummantelung, die die Zusammensetzung gemäß 1 bis 13 oder 15 umfasst.

Während gemäß den Patentgesetzen die beste Art der Realisierung und die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargelegt wurden, ist der Umfang der Erfindung in keiner Weise auf den Umfang der Darlegungen, sondern nur auf den Umfang der beiliegenden Ansprüche beschränkt

Claims

Eine flammhemmende thermoplastische Elastomerzusammensetzung, die Folgendes umfasst: A. ein hydriertes Styrolblock-Copolymer mit einem Styrolgehalt von mindestens 38 Gew.-%, wobei das Styrolblock-Copolymer mindestens drei Blöcke umfasst und in jedem der Blöcke Styrol vorhanden ist, wobei jeder Endblock des Styrolblock-Copolymers mehr als 50 Gew.-% Styrol umfasst; B. ein ersten halogenfreies Flammhemmungsmittel, das eine phosphorhaltige Flüssigkeit ist und in einer Menge von ca. 5 bis ca. 35 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist; C. ein zweites halogenfreies Flammhemmungsmittel, das ein Feststoff ist und in einer Menge von mehr als 10 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist; und D. ein zweites Polymer in einer Menge von ca. 5 bis ca. 65 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Styrolblock-Copolymer mindestens einen Copolymerblock aus konjugiertem Dien und einem Monoalkenylaren mit kontrollierter Verteilung oder zufälliger Verteilung umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung 10 Gew.-% oder weniger eines Weichmachers umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Zusammensetzung weichmacherfrei ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das phosphorhaltige Flammhemmungsmittel ein Phosphatester ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das zweite feste halogenfreie Flammhemmungsmittel ein phosphorhaltiges Flammhemmungsmittel, ein stickstoffhaltiges Flammhemmungsmittel, Metallhydroxid, Metallhydrat, Blähgraphit und Organo-Schichtsilikat ist, oder mehrere davon, wobei das zweite feste halogenfreie Flammhemmungsmittel in einer Menge von ca. 15 bis ca. 62 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das zweite Polymer ein Polyolefin, Polyphenylenoxid, ein thermoplastisches Polyurethan, Polyester, Acrylonitril-butadiene-styrol, Polystyrol, Acrylonitrilethylenstyrol (AES) und Styrolacrylonitril-Copolymer (SAN) oder mehrere davon ist, und wobei das zweite Polymer in einer Menge von ca. 10 bis ca. 40 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Styrolblock-Copolymer in einer Menge von ca. 5 bis ca. 50 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei die Zusammensetzung des Weiteren ein polares Polymer, das eines oder mehrere der Stoffe Ethylenvinylacetat, maleatiertes Polyolefin, maleatiertes Sytrolblockcopolymer, maleatiertes EPDM, Acrylpolymer und Maleinanhydrid/Olefincopolymer umfasst, und wobei das polare Polymer in Mengen von ca. 1 bis ca. 10 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die Zusammensetzung des Weiteren einen Plättchenfüllstoff aus einem oder mehreren der Stoffe Nanoton, einem organisch modifizierten Ton, Talk und Mika in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung (100 Gew.-%) umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei die Zusammensetzung des Weiteren eine oder mehrere der Stoffe Antioxidans; Dispergiermittel; Füllstoff; Verlängerungsmittel; Schmierstoff; Pigment und Farbe; Stabilisator; Stearat; UV-Absorber; und rheologischen Modifikator umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung den UL 94 VB-Flammtest mit einer VO-Bewertung bei einer Dicke von 1/16'' (1,5875 mm) besteht.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung halogenfrei ist.
Stranggepresster oder geformter Artikel, der die Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Styrolblock-Copolymer ein Triblock-Copolymer ist und wobei das Styrol im Mittelblock zufällig angeordnet ist oder eine kontrollierte Verteilung aufweist.
Draht- oder Kabelummantelung, die die Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.