DE1812521C3 - Verwendung eines Gemisches aus rotem Phosphor, Ammoniumbromid und Chlorparaffin als Flammschutzmittel für Füllstoffe und RuB enthaltende Kautschukmischungen - Google Patents
Verwendung eines Gemisches aus rotem Phosphor, Ammoniumbromid und Chlorparaffin als Flammschutzmittel für Füllstoffe und RuB enthaltende KautschukmischungenInfo
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Description
Beim Abbrand von mit Ruß gefülltem, vulkanisiertem Kautschuk bilden sich nach Verlöschen der Flamme
Glutnester, die längere Zeit bestehen bleiben und beim Anblasen mit Luft erneut eine Entflammung des
Kautschuks verursachen. Diese Glutnester sind oft von einer stark wärmedämmenden Schicht aus Kohlenstoff
umgeben und widersetzen sich hartnäckig den üblichen Löschversuchen, wobei die wärmedämmende Schicht
die Beständigkeit der Glutnester begünstigt.
Es wurde deshalb bereits versucht, vulkanisierbare, mit Ruß gefüllte Natur- oder Synthesekautschukmischungen
flammfest zu machen, indem man in die Kautschukmischungen chlorierte Kohlenwasserstoffe
oder solche Substanzen inkorporierte, die bei Flammeneinwirkung auf den Kautschuk nicht brennbare Gase
entwickeln oder schmelzen und durch Bildung einer Schutzhülle um die Kautschukteilchen deren Entzündung
und Verbrennung verhindern. Nach Le Bras »Grundlagen der Wissenschaft und Technologie des
Kautschuks«, Verlag Berliner Union GmbH, Stuttgart, Jahrgang 1956, Seite 167 sind für diesen Zweck
beispielsweise Magnesium- oder Zinkcarbonat sowie Calcium- oder Zinkborat geeignet. Mit Hilfe dieser
Substanzen konnte wohl die Entflammbarkeit von Kautschukvulkanisaten vermindert, jedoch nicht das
Nachglimmen von verlöschtem Kautschuk beseitigt werden. Lediglich Ammoniumhalogenide, insbesondere
Ammoniumbromid, setzen die Entflammbarkeit von vulkanisierbaren, rußhaltigen Kautschukmischungen
herab und verhindern außerdem vorbeschriebenen Nachglimmeffekt. Bekanntlich sind Ammoniumhalogenide
leicht wasserlösliche Verbindungen, die, sofern sie als Flammschutzmittel in Kautschukvulkanisate eingebracht
werden, aus diesen im Laufe der Zeit durch Wassereinwirkung herausgelöst werden, so daß der von
diesen Verbindungen erwünschte Effekt nicht mehr in vollem Maße erwartet werden kann, was gegen die
Verwendung von Ammoniumhalogeniden als Flammschutzmittel für Kautschukvulkanisate spricht. Zum
anderen treten Ausblühungen von N^-Halogeniden auf der Oberfläche der Vulkanisate in Form von
grau-weißen Flecken und Punkten auf, die sich im Laufe der Zeit besonders bei feuchter Luftatmosphäre
verstärken, was optisch als nachteilig und somit als qualitätsmindernd angesehen wird.
Weiterhin ist der US-Patentschrift 25 45 977 zu entnehmen, daß die Entflammbarkeit von Kautschukmischunger
durch Zusatz von halogenierten Kohlenwasserstoffen herabgesetzt werden kann.
Abgesehen von den bereits erwähnten Flammschutzmitteln ist es auf Grund der deutschen Patentschrift 1173641 bekannt, Polyurethanschaumsioff en flammwidrige Eigenschaften dadurch zu verleihen, daß man diese Stoffe mit halogenierten Verbindungen oder
Abgesehen von den bereits erwähnten Flammschutzmitteln ist es auf Grund der deutschen Patentschrift 1173641 bekannt, Polyurethanschaumsioff en flammwidrige Eigenschaften dadurch zu verleihen, daß man diese Stoffe mit halogenierten Verbindungen oder
to Derivaten der phosphorigen oder der Phosphorsäure, mit Verbindungen des Antimons oder mit pulverförmigem
rotem Phosphor ausrüstet Wie Versuche ergaben, erwiesen sich die zur Stabilisierung von Polyurethanschaumstoffen
eingesetzten Flammschutzmittel sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe im Falle der erfindungsgemäßen
füllstoffhaltigen Kautschukmischungen als ungeeignet, da sie den unerwünschten Nachglimmeffekt
nicht verhindern konnten.
Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß Füllstoffe und Ruß enthaltende, vulkanisierbare Kautschukmischungen mit einem Gemisch aus drei an sich bekannten Flammschutzmitteln flammfest gemacht werden können, wobei der erzielte Effekt sowohl das Selbstverlöschen als auch das Nicht-Nachglimmen der einer Flammeinwirkung ausgesetzten Kautschukmischung vereinigt
Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß Füllstoffe und Ruß enthaltende, vulkanisierbare Kautschukmischungen mit einem Gemisch aus drei an sich bekannten Flammschutzmitteln flammfest gemacht werden können, wobei der erzielte Effekt sowohl das Selbstverlöschen als auch das Nicht-Nachglimmen der einer Flammeinwirkung ausgesetzten Kautschukmischung vereinigt
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung eines ternären Gemisches, bestehend aus pulverförmigem
rotem Phosphor, Ammoniumbromid und einem flüssigen Chlorparaffin mit einem Chlorgehalt von etwa
20 bis 80Gew.-%, als Flammschutzmittel für übliche Füllstoffe und Ruß enthaltende Kautschukmischungen,
wobei der Mengenanteil der einzelnen Komponenten im ternären Gemisch mindestens 5Gew.-% und der
Mengenanteil des ternären Gemisches pro 100 g Kautschuk 10 bis 100 g betragen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den pulverförmigen roten Phosphor sowie das Ammoniumbromid mit
einer Teilchengröße von höchstens etwa 40 μ in die Kautschukmischung einzubringen, da hierdurch eine
gleichmäßige und feine Verteilung der beiden Komponenten in der Kautschukmischung gewährleistet wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, ein flüssiges Chlorparaffin als
Gemischkomponente für das temäre Gemisch zu verwenden, wobei das Chlorparaffin einen Chlorgehalt
von 56 bis 64Gew.-% aufweisen soll. Das flüssige Chlorparaffin kann dann mit dem pulverförmigen roten
Phosphor und dem Ammoniumbromid zunächst zu
so einer Paste verarbeitet werden, welche sich gefahrlos in einem Walzen- oder Innenkneter in die zur Vulkanisation
vorbereitete Kautschukmischung einbringen läßt. Eine getrennte Einarbeitung der einzelnen Flammschutzmittel,
insbesondere des roten Phosphors, in den Kautschuk ist in Anbetracht der Tendenz des roten
Phosphors Staubexplosionen auszulösen, nicht zu empfehlen. Die vorteilhafte Anwendung eines flüssigen
Chlorparaffins besteht darin, daß das wasserunlösliche Paraffin im Gemisch mit den übrigen Komponenten
eine Schutzhülle um die Ammoniumbromid-Teilchen bildet und somit ein Herauslösen des Ammoniumbromids
aus dem Verband der Kautschukmischungen bzw. des Kautschukvulkanisats bei Wassereinwirkung verhindert
wird.
Optimaler Flammschutz wird erzielt, wenn das Gewichtsverhältnis der einzelnen Komponenten des
ternären Gemisches etwa 1:1:1 beträgt. Es sind aber auch andere Gewichtsverhältnisse zulässig, wenn man
dabei berücksichtigt, daß der Mengenanteil jeder Komponente im ternären Gemisch mindestens
5 Gew.-% betragen muß.
Bezüglich des Mengenanteils des ternären Gemisches in der Kautschukmischung werden pro 100 g Kautschuk
30 bis 70 g ternären Gemisches bevorzugt
Der erfindungsgemäß zur Flammfestmachung eingesetzte Kautschuk kann sowohl Naturkautschuk als auch
Synthesekautschuk sein, dem die für die Vulkanisation notwendigen üblichen Additiva, wie Weichmacher,
Alterungsschutzmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Füllstoffe und dergleichen, zugeführt sind. Als Füllstoffzusätze
sind beispielsweise Kieselsäuren zu nennen.
Lie nach der erfindungsgemäßen Verwendung erzielten Ergebnisse, bestehend in der vollkommenen
Beseitigung des Nachglimmens von füllstoffhaltigen Kautschukvulkanisaten nach Selbstveriöschung, müssen
als überraschend bezeichnet werden, da nur das Gemisch von rotem Phosphor, Ammoniumbromid und
einem Chlorparaffin dem Kautschuk gleichzeitig die Eigenschaft des Selbstverlöschens und des Nicht-Nachglimmens
in befriedigendein Maße verleiht, während bei einer Einzelanwendung der Bestandteile des erfindungsgemäßen
ternären Gemisches ein solches Ergebnis nicht erreicht werden kann.
Die technische Fortschrittlichkeit der erfindungsgemäßen Kombination an sich bekannter Flammschutzmittel
sei anhand des nachfolgenden Beispiels in Verbindung mit den in der Tabelle erfaßten Versuchsergebnissen
aufgezeigt.
In einer Versuchsreihe von 7 Vergleichsversuchen wurde jeweils die Verlöschungszeit, die Abbrandstrecke
und das Nachglimmen eines aus vulkanisiertem Naturkautschuk bestehenden Prüistabes mit einer
Länge von 70 mm, welcher entflammt wurde, bestimmt. In den Versuchen Nr. 2 bis 7 waren den zu testenden
Prüfstäben gleiche Mengen eines bestimmten Flammschutzmittels inkorporiert, während im Versuch Nr.l
der Prüfstab kein Flammschutzmittel enthielt. Der Prüfstab Nr. 7 enthielt die erfindungsgemäße Flammschutzmittelkombination.
Die zur Vulkanisation eingesetzte Kautschukmischung setzte sich wie folgt zusammen:
Gewichtsteile
Naturkautschuk, Smoked Sheets 100
Stearinsäure 3
Stearinsäure 3
Pheny!-/?-naphthylamin 2
Acetylenruß 50
Flammschutzmittel 50
Zinkoxid, aktiv 3,5
Zinkoxid, aktiv 3,5
Schwefel 2,5
Benzothiazyl-N-cyclohexylsulfenamid 1
Die Einarbeitung der einzelnen Zusätze in den nichtvulkanisierten Naturkautschuk erfolgte in einem
Walz'enkneter in der beschriebenen Reihenfolge bei einer Temperatur von 90° C. Das Flammschutzmittel
wurde gleichzeitig mit dem Ruß in den Naturkautschuk eingearbeitet Bei Verwendung von rotem Phosphor
oder Ammoniumbromid als Flammschutzmittel wiesen diese pulverförmigen Komponenten eine Teilchengröße
von höchstens 35 μ auf, während beim Einsatz eines Chlorparaflins dieses flüssig war und einen Chlorgehalt
von 64 Gew.-% besaß. Die Vulkanisation der Kautschukmischung wurde bei einer Temperatur von 140°C
und einem Preßdruck von 265 kg/cm2 innerhalb 25 Minuten durchgeführt
Das Brandverhalten der verschiedenen vulkanisierten Prüfstäbe wurde nach ASTM D 635-44 T ermittelt.
Nach der Sclbstverlöschung der mit einem Flammschutzmittel
ausgestatteten Prüfstäbe erfolgte die Beurteilung des Nachglimmens, indem versucht wurde,
durch Preßluftzuführung den glimmenden Prüfstab erneut zu entflammen. Es wurde dabei folgende Skala
für die Beurteilung des Glimmeffektes zugrunde gelegt:
a) starkes Nachglimmen:
erneutes Aufflammen der Probe oder langanhaltende weiterfressende Glut
b) schwaches Nachglimmen:
kleinere Glutstellen, die sofort bei weiterer Luftzuführung verlöschen
c) kein Nachglimmen:
keine Glutstellen, Verbrennung erfolgt ohne Glutbildung.
Die beim Abbrand der 7 Prüfstäbe erhaltenen Prüfungsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle
zusammengefaßt.
Vers. | Flammschutzmittel | Menge an Flamm | Verlöschungs | Abbrandstrecke | Nachglimm- |
Nr. | schutzmittel (g) | zeit | (mm) bei einer | eflekt | |
pro 100 g | Gesamtabbrand- | ||||
Kautschuk | strecke von | ||||
(see) | 70 mm |
roter Phosphor 50
NH4Br 50
Chlorparaffin 50
roter Phosphor + Chlorparaffin (1:1) 50
roter Phosphor + Chlorparaffin (1:1) 50
roter Phosphor+ NH4Br (1:1) 50
roter Phosphor + NH4Br + Chlor- 50
paraffin (1:1:1)
paraffin (1:1:1)
82
31
<1
114
46
totaler Abb.
totaler Abb.
<5
totaler Abb.
<5
totaler Abb.
20
<5
<5
20
<5
<5
a
b
b
Claims (2)
1. Verwendung eines ternären Gemisches, bestehend aus pulverförmigem rotem Phosphor, Ammoniumbromid
und einem flüssigen Chlorparaffin mit einem Chlorgehalt von etwa 20 bis 80 Gew.-%, als
Flammschutzmittel für übliche Füllstoffe und Ruß enthaltende Kautschukmischungen, wobei der Mengenanteil
der einzelnen Komponenten im iemärer. Gemisch mindestens 5 Gew.-% und der Mengenanteil
des ternären Gemisches pro 100 g Kautschuk 10
bis 100 g betragen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der pulverförmige Phosphor und das Ammoniumbromid
eine Teilchengröße von höchstens etwa 40 μ aufweisen.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
DE1812521A DE1812521C3 (de) | 1968-12-04 | 1968-12-04 | Verwendung eines Gemisches aus rotem Phosphor, Ammoniumbromid und Chlorparaffin als Flammschutzmittel für Füllstoffe und RuB enthaltende Kautschukmischungen |
US880437A US3597385A (en) | 1968-12-04 | 1969-11-26 | Process for the manufacture of self-extinguishing,non-glowing,filler-containing rubber blends |
CH1785769A CH513927A (de) | 1968-12-04 | 1969-12-01 | Verfahren zur Herstellung von selbstverlöschenden, nichtglimmenden, füllstoffhaltigen Kautschukmischungen |
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GB59071/69A GB1247568A (en) | 1968-12-04 | 1969-12-03 | Process for the manufacture of self-extinguishing, non-glowing, filler-containing rubber blends |
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- 1969-12-03 GB GB59071/69A patent/GB1247568A/en not_active Expired
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Also Published As
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---|---|
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