DE19517774A1 - Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, ganz allgemein, ein flammgeschütztes Polystyrolharz und, insbesondere, ein flammgeschütztes Polystyrolharz, das eine synergische Mischung von Flammschutzmitteln in Kombination mit Gummi enthält, welches bezüglich der Entflammbarkeit sowie der mechanischen Eigenschaften überlegen ist und keine für den menschlichen Körper schädlichen Verbindungen erzeugt, wenn es der Einwirkung von Flammen ausgesetzt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des nicht-halogenierten flammgeschützten Polystyrolharzes.

Polystyrolharze, die wohlbekannte thermoplastische Harze darstellen, sind für eine Vielzahl industrieller Zwecke einsetzbar, z. B. für Gerätschaften, elektrische und/oder elektronische Teile, Verpackungsmaterialien, Baumaterialien und dgl., und zwar wegen ihrer überlegenen Formbarkeit. Es ist im Stand der Technik auch bekannt, daß Polystyrolharze, wie die meisten anderen synthetischen Harze, sehr leicht brennen und die Flammen ausbreiten, wobei sie außerdem bei hohen Temperaturen leicht schmelzen. Dieser Nachteil stellt einen der häufigsten einschränkenden Faktoren dar, welche die Anwendungsgebiete von Styrolpolymeren begrenzen.

Es gibt viele Verfahren zur Flammverzögerung von Polystyrolharzen. Unter diesen ist es die am häufigsten angewandte Vorgehensweise, in das Styrolharz bestimmte Additive einzubringen, die ganz allgemein als Flammverzögerer bzw. Flammschutzmittel bekannt sind. In breitem Umfang angewandt werden halogenierte Derivate organischer Verbindungen, wie Halogenphosphorester-Verbindungen, Metallhydroxide, Metalloxide und dgl.

Allerdings werden Nachteile bei Polystyrolharzen beobachtet, denen diese bekannten Flammschutzmittel oder Kombinationen der Verbindungen zugefügt sind. Beispielsweise beeinflussen sie oft einige der Eigenschaften des Polymers in negativer Weise.

Metallhydroxide, die anorganische Flammschutzmittel darstellen, z. B. Al(OH)₃ und Mg(OH)₂, sollten in großer Menge zugefügt werden, um den Polystyrolharzen Flammschutz zu verleihen, was zu einem Absinken ihrer intrinsischen physikalischen Eigenschaften führt, und zwar besonders der Zug- und Stoßfestigkeit.

Bromierte Derivate organischer Verbindungen, wie Decabromdiphenyloxid, Tetrabrombisphenol A, Tetrabrombisphenol- A-bis-2,3-dibrompropylether, Tribromphenol, Tribromphenylarylether und dgl. sind dazu geeignet, Polystyrolharze mit einem überlegenen Flammschutzverhalten auszustatten. Allerdings erzeugen diese bromierten Derivate Tetrabromdibenzodioxin und Tetrabromdibenzofuran, welche beiden giftige Verbindungen darstellen, wobei dies eintritt, wenn Materialien, die jene Verbindungen enthalten, brennen, und deshalb ziehen europäische Länder, einschließlich Deutschland, in Betracht, deren Einsatz als Flammschutzmittel strikt einzuschränken. Auch berichtete das "Brominated Flame Retardant Industry Panel (BFRIP)" in den Vereinigten Staaten über ein Untersuchungsergebnis bezüglich der Toxizität bromierter Verbindungen für den menschlichen Körper.

Weitere halogenierte Derivate organischer Verbindungen enthalten Chlor. Beispiele von Flammschutzmitteln, die in Polystyrolharzen eingesetzt werden können, sind Perchlorcyclodecan, Perchlorcyclopentadecan, Paraffinchlorid und Polyethylenchlorid. Unter diesen Verbindungen sind Perchlorcyclodecan und Perchlorcyclopentadecan relativ geringwertig bezüglich der Steigerung der Flammverzögerung im Polymer, weil deren relativ niedriges Molekulargewicht es verursacht, daß die Verbindungen leicht an die Oberfläche des Polystyrolharzes mit der Zeit übertragen werden. Im Hinblick auf dieses Problem sind Paraffinchlorid und Polyethylenchlorid besser geeignet, die Entflammbarkeit des Polymers zu verringern oder zu beseitigen. Diese chlorierten Derivate werden mit ca. der zweifachen Menge der bromierten Derivate zugefügt, weil erstere bezüglich der Flammverzögerung letzteren gegenüber unterlegen sind.

In JP-OS-50-130843 ist ein Polystyrolharz offenbart, das durch Paraffinchlorid mit einem Chlor-Gehalt von mindestens 70 Gew.% und Polyethylenchlorid mit einem Chlor-Gehalt von 30 bis 40 Gew.% in Kombination mit Tribromphenylarylether flammgeschützt ist. Jedoch erzeugt dieses bromierte Flammschutzmittel, wie bereits erwähnt, bei Flammeneinwirkung Dioxin- und Furanverbindungen, welche für den menschlichen Körper schädlich sind. Außerdem verursacht es eine thermische Zersetzung beim Formen des Harzes, wodurch die entsprechenden intrinsischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden. Ferner korrodiert das erzeugte Gas beim Formen die Formgebungsmaschine.

In EP 509 535 ist ein mit Butadien modifiziertes Polystyrolharz beschrieben, das Paraffinchlorid, welches ein chloriertes Flammschutzmittel ist, in Kombination mit Antimontrioxid und Polytetrafluorethylen enthält. Das Polystyrolharz gemäß diesem Patent weist geringwertige mechanische Eigenschaften auf, und zwar wegen einer übergroßen Menge an Flammschutzmittel (23 Gew.Teile Paraffinchlorid).

Neben den oben genannten Patenten wurde ein Flammschutz für Polystyrolharz in US 3 574 644 vorgeschlagen, worin die technische Lehre zur Zugabe von in der Hitze expandierbarem Graphit enthalten ist. Das sich ergebende Polystyrolharz, das als einziges Flammschutzmittel den in der Hitze expandierbaren Graphit enthält, ist bezüglich der Entflammbarkeit nicht so günstig, und die große Menge (20 Gew.Teile) von in der Hitze expandierbarem Graphit setzt die mechanischen Eigenschaften des Polymers herab.

Zur Lösung der vorgenannten Probleme haben die Erfinder erkannt, daß ein Bedürfnis für ein flammgeschütztes Polystyrolharz besteht, das bezüglich der Entflammbarkeit überlegen ist, ohne daß seine mechanischen Eigenschaften verringert werden, wobei aus dem Harz keine für den menschlichen Körper schädlichen Verbindungen erzeugt werden sollten, wenn es der Einwirkung von Flammen ausgesetzt ist, und sie haben herausgefunden, daß ein Polystyrolharz, das eine synergische Mischung von Flammschutzmitteln des halogenfreien Typs in Kombination mit Gummi die geforderten Bedingungen erfüllt.

Es ist daher eine grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nicht-halogeniertes Polystyrolharz bereitzustellen, das bezüglich der Flammhemmung verbessert ist, wobei seine intrinsichen mechanischen Eigenschaften aufrecht erhalten bleiben.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz bereitzustellen, das sich für verschiedene industrielle Anwendungen eignet, ohne daß bei Brand giftige Verbindungen erzeugt werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des nicht-halogenierten Polystyrolharzes anzugeben.

Aufgrund der von den Erfindern durchgeführten umfangreichen und gründlichen Untersuchungen und Arbeiten konnten die obigen Aufgaben durch die Bereitstellung eines nicht-halogenierten flammgeschützten Polystyrolharzes gelöst werden, welches ein Styrolpolymer in Kombination mit einer synergischen Mischung aus in der Hitze expandierbarem Graphit, rotem Phosphor und Phosphorsäureester aufweist, wobei das genannte Harz enthält: 100 Gew.Teile Styrolpolymer, 1 bis 40 Gew.Teile in der Hitze expandierbaren Graphit, 1 bis 30 Gew.Teile roten Phosphor, 1 bis 30 Gew.Teile Phosphorsäureester und 0,1 bis 20 Gew.Teile Gummi.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von nicht-halogeniertem flammgeschützten Polystyrolharz zur Verfügung gestellt, wobei die Stufen umfaßt sind, in denen man: eine Zusammensetzung, bestehend aus 100 Gew.Teilen Styrolpolymer, 1 bis 40 Gew.Teilen in der Hitze expandierbarem Graphit, 1 bis 30 Gew.Teilen rotem Phosphor, 1 bis 30 Gew.Teilen Phosphorsäureester und aus 0,1 bis 20 Gew.Teilen Gummi, mittels eines mit einem Drehrührer ausgerüsteten Mischgeräts mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 5000 Upm bei Raumtemperatur ca. 1 bis ca. 10 Minuten lang vermischt und die Mischung mittels eines mit einer Schraube ausgerüsteten Knetextruders bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 300 Upm bei einer Temperatur von 170 bis 220°C verknetet.

Diese und weitere Gesichtspunkte werden zusammen mit weiteren, nicht besonders erwähnten Einzelheiten für den Durchschnittsfachmann bei der Lektüre der nun folgenden Beschreibung ersichtlich und verständlich.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination von Flammschutzmitteln vom nicht-halogenhaltigen Typ in Polystyrolharz eingebracht. Die Kombination von Flammschutzmitteln besteht aus in der Hitze expandierbarem Graphit, rotem Phosphor und Phosphorsäureester.

Betreffend die Basis des nicht-halogenierten flammgeschützten Harzes, bezeichnet der Begriff "Styrolpolymer" oder "Polystyrolharz", wie er in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet ist, ganz allgemein jedes thermoplastische Homo- oder Copolymer, das entweder gänzlich oder zum größten Teil aus einer oder mehreren Styrol- und/oder Vinylverbindungen zusammengesetzt ist. Beispielsweise eignen sich Homopolymere, die aus einem Monomer hergestellt sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol, α-Methylstyrol, Dimethylstyrol, Ethylstyrol, Chlorstyrol, Bromstyrol und aus Vinyltoluol besteht, ferner eignen sich Copolymere aus einer Kombination der Monomeren sowie Copolymere mit einem Vinylmonomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Butadien, Acrylnitril Methylmethacrylat, Isobutylen, Vinylchlorid und aus Isopren besteht.

Es kann jede herkömmliche Verfahrensweise zur Herstellung des in der Hitze expandierbaren Graphits angewandt werden, und es besteht keine besondere Einschränkung beim Ausgangsmaterial für den Graphit sowie bei den jeweiligen Verfahren. Zur Herstellung des in der Hitze expandierbaren Graphits für die vorliegende Erfindung ist es bevorzugt, daß ein Graphit, wie natürlich vorkommender kristalliner Graphit oder in der Hitze zersetzlicher Graphit, mit einer Mischung aus konzentrierter Schwefelsäure und einem starken Oxidationsmittel behandelt wird. Dann wird dieser, mit Säure behandelte Graphit, der nun expandierbar ist, gewaschen und getrocknet, um einen bevorzugten, in der Hitze expandierbaren Graphit zu erhalten. Beispielsweise wird pulverförmiger Graphit mit einer Teilchengröße von ca. 20 bis ca. 250 Mesh bei ca. 45°C oder darunter mit einer Mischlösung aus 98-Gew.%iger konzentrierter Schwefelsäure und 50-Gew.%igem Wasserstoffperoxid-Wasser ca. 10 bis ca. 30 Minuten lang in Kontakt gebracht, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um in der Hitze expandierbaren Graphit herzustellen. Der Hitze-expandierbare Graphit, der hauptsächlich für eine Graphit-Platte verwendet wird, expandiert rasch auf das 10- bis einige 100-fache seines Ursprungsvolumens in der Richtung der C-Achse, wenn er einer Flamme oder einer sonstigen Quelle einer Temperatur von ca. 500°C oder höher ausgesetzt ist.

Ein so hergestellter, in der Hitze expandierbarer Graphit kann, wie er ist, in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, obwohl ein Graphit bevorzugt ist, der mit einer Wasserdispersion gewaschen worden ist, die 1 Gew.% einer Substanz enthält, um einen pH-Wert von 4,5 bis 8 aufzuweisen. Dieser erwünschte, in der Hitze expandierbare Graphit kann hergestellt werden, indem man ihn, beim Waschen mit Wasser, mit Ammoniak-Wasser und Alkali- und/oder Erdalkalihydroxid in Wasser in Kontakt bringt und dann abtrennt und trocknet.

Im Hinblick auf die Dispergierbarkeit im Polystyrolharz beträgt die Teilchengröße des in der Hitze expandierbaren Graphits vorzugsweise ca. 30 bis ca. 250 Mesh und noch bevorzugter ca. 40 bis ca. 200 Mesh. Falls beispielsweise ein zu großer Graphit, d. h. mit 20 bis 30 Mesh, verwendet wird, ist es eigentlich unmöglich, ein Polystyrolharz mit einer Überlegenheit bei der Flammhemmung zu erhalten, und zwar wegen der mäßigen Dispergierbarkeit, trotz seines ziemlich hohen Koeffizienten bei Hitzeexpansion. Wird andererseits Graphit mit zu kleiner Teilchengröße eingesetzt, stellt sich ein rascher Abfall bei der Hitzeexpansion ein, was zu einer deutlichen Verringerung des Flammverzögerungseffekts führt. Die Partikelgröße des in der Hitze expandierbaren Graphits kann leicht und schnell eingestellt werden, indem man beispielsweise das Ausgangsmaterial für den Graphit oder den erhaltenen expandierbaren Graphit entsprechend pulverisiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der in der Hitze expandierbare Graphit in das Polystyrolharz in einer Menge von 1 bis 40, bevorzugt von 2 bis 30, Gew.Teilen eingebracht, bezogen auf 100 Gew.Teile Polystyrolharz. Wird beispielsweise zu wenig Graphit eingesetzt, ergibt sich wenig oder keine Flammverzögerung im Harz. Wird andererseits zu viel Graphit eingesetzt, fällt das entstehende Polstyrolharz nachteilig bezüglich der Verarbeitbarkeit und der mechanischen Eigenschaften aus.

Für den Synergieeffekt auf die Flammverzögerung im Polystyrolharz wird roter Phosphor als Flammschutzmittel vom nicht-halogenhaltigen Typ verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an rotem Phosphor 1 bis 30, bevorzugt ungefähr 2 bis ca. 25, Gew.Teile, bezogen auf 100 Gew.Teile Polystyrolharz. Werden z. B. weniger als 1 Gew.Teil roter Phosphor in 100 Gew.Teile Polystyrolharz eingebracht, ergibt sich kein Synergieeffekt bei der Flammbeständigkeit mit dem in der Hitze expandierbaren Graphit. Andererseits beeinflussen mehr als 30 Gew.Teile roter Phosphor die mechanischen Eigenschaften des Styrolpolymers in zerstörerischer Weise.

Der Phosphorsäureester wird zur Steigerung der Kompatibilität der Flammverzögerungsmittel mit dem Polystyrolharz sowie zur Erhöhung des Synergieeffekts auf die übertragene Flammverzögerung zugesetzt. Bevorzugte erfindungsgemäß verwendete Phosphorsäureester-Verbindungen schließen Ammoniumpolyphosphat, Melaminphosphat, Trikresylphosphat, Tributylphosphat, Triethylphosphat, Trimethylphosphtat, Triphenylphosphat und Kresyldiphenylphosphat ein. Erfindungsgemäß wird der Phosphorsäureester in einer Menge von 1 bis 30, bevorzugt von 2 bis 25, Gew.Teilen eingebracht, bezogen auf 100 Gew.Teile Polystyrolharz. Wird der Phosphorsäureester z. B. in zu geringer Menge eingesetzt, wird kein Synergieeffekt bei der Flammbeständigkeit im resultierenden Polystyrolharz erhalten. Liegt andererseits die Menge des Phosphorsäureesters über der Obergrenze, stellt sich ein deutlicher Abfall bei den mechanischen Eigenschaften des sich ergebenden Polystyrolharzes ein.

Um zu verhindern, daß die mechanischen Eigenschaften des Styrolharzes durch die zugefügten obigen Flammverzögerungsmittel herabgesetzt werden, wird Gummi zur Modifizierung des Styrolharzes zugefügt. Erfindungsgemäß wird er in einer Menge von 0,1 bis 20, bevorzugt von 0,2 bis 15, Gew.Teilen zugesetzt bezogen auf 100 Gew.Teile Polystyrolharz. Wird z. B. zu wenig Gummi eingesetzt, fällt der Effekt zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im sich ergebenden Polystyrolharz vernachlässigbar klein aus. Wird andererseits zu viel Gummi zugesetzt, verringert sich die sich ergebende Flammverzögerung. Repräsentative Beispiele für das Gummiprodukt sind Styrol-Butadien-Blockcopolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Ethylen-Styrol-Blockcopolymer, Styrol-Isopren-Styrol- Blockcopolymer und Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol- Blockcopolymer. Am meisten bevorzugt ist Styrol-Butadien- Styrol-Blcckcopolymer, das einen Styrol-Gehalt von 20 bis 40 Gew.% aufweist. Übersteigt der Styrol-Gehalt im Styrol- Butadien-Styrol-Blockcopolymer die genannte Ober- oder Untergrenze, wird die Kompatibilität mit dem Polystyrolharz gering, was dazu führt, daß der erwartete Effekt einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verlorengeht.

Zusätzlich zu den oben aufgeführten wesentlichen Bestandteilen kann das nicht-halogenierte flammgeschützte Polystyrolharz der vorliegenden Erfindung, falls notwendig, weitere Additive enthalten, wie Dispergiermittel, Antioxidantien, UV-Absorber, Lichtschutzmittel, Schmiermittel, antistatische Mittel und organische und anorganische Füllstoffe.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das nicht-halogenierte flammgeschützte Polystyrolharz hergestellt, indem man das Polystyrolharz, die Flammverzögerungsmittel und den Gummi bei Raumtemperatur einige Minuten lang mittels eines mit einem Drehrührer ausgerüsteten Mischgeräts mit einer Geschwindigkeit von einigen 100 bis einige 1000 Upm, wie mit einem Band-Mischer, V-Mischer und einem Henschel-Mixer, vermischt, und dann die Mischung bei einer Temperatur von 170 bis 220°C mittels eines mit einer sich bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 300 Upm drehenden Schraube ausgerüsteten Knetextruders, wie mit einem gewöhnlichen Extruder, Brabender-Plasticorder, Banbury-Mixer, einer Mischwalze oder mit einem Kneter, verknetet.

Ein noch besseres Verständnis des vorliegenden Verfahrens kann im Licht der folgenden Beispiele erhalten werden, die zur weiteren Verdeutlichung angegeben sind, auf welche die vorliegende Erfindung allerdings nicht eingeschränkt sein soll.

Beispiel 1

100 Gew.Teile stoßfestes Polystyrol mit einem Schmelzindex von 4,0 g/10 min, einer Zugfestigkeit von 320 kg/cm², einem Dehnungsverhältnis von 35% und einer IZOD-Kerbschlagzähigkeit von 10 kg × cm/cm, 7 Gew.Teile Hitze-expandierbarer Graphit, 10 Gew.Teile roter Phosphor, 4 Gew.Teile Ammoniumpolyphosphat und 6 Gew.Teile Styrol-Butadien-Styrol-Terblockcopolymer mit einem Styrol-Gehalt von 29 Gew.% wurden mit einem Henschel-Mixer bei Raumtemperatur bei einer Geschwindigkeit von 3000 Upm 5 Minuten lang vermischt. Die sich ergebende Polystyrol-Mischung wurde mit einem Doppelschraubenextruder mit einem L/D-Verhältnis von 13 bei einer Temperatur von 170 bis 220°C bei einer Schraubengeschwindigkeit von 250 Upm verknetet. Die aus dem Extruder austretenden Stränge wurden zu Pellets geschnitten.

Zur Bestimmung der Entflammbarkeit sowie der mechanischen Eigenschaften wurden die Pellets nach der Trocknung bei einer Temperatur von 210°C unter den Bedingungen einer Formtemperatur von 50°C und eines Formungszyklus von 35 Sekunden durch Spritzguß geformt, um Testproben zu erhalten. Beim Test der mechanischen Eigenschaften wurden die Zugfestigkeit und das Dehnungsverhältnis gemäß ASTM D 638 an den Testproben zusammen mit der IZOD Kerbschlagzähigkeit gemäß ASTM D 256 ermittelt.

Für die Flammverzögerungseigenschaften wurde die Entflammbarkeit gemäß UL 94V an den Testproben, die eine Dicke von 3,2 min aufwiesen, zusammen mit dem kritischen Sauerstoff- Index gemäß ASTM D 2863 bestimmt.

Das Aussehen wurde durch das Vorliegen eines Fließzeichens bewertet, was mit dem nackten Auge beobachtet wurde.

Die obigen Testergebnisse sind in der unten aufgestellten Tabelle 1 angegeben.

Beispiele 2 bis 10

Testproben wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die in der unten aufgestellten Tabelle 1 angegebenen Mengen von Hitze­ expandierbarem Graphit, rotem Phosphor, Ammoniumpolyphosphat und Styrol-Butadien-Styrol-Terblockcopolymer-Gummi eingesetzt wurden.

Die Proben wurden bezüglich der mechanischen Eigenschaften, der Flammverzögerungseigenschaften und des Aussehens in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet.

Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.

Vergleichsbeispiele 1 bis 9

Es wurden Testproben in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Ammoniumpolyphosphat ausgeschlossen war und die in Tabelle 2 angegebenen Mengen von Hitze-expandierbarem Graphit, rotem Phosphor und Styrol- Butadien-Styrol-Terblockcopolymer-Gummi eingesetzt wurden.

Die Proben wurden bezüglich der mechanischen Eigenschaften, der Flammverzögerungseigenschaften und des Aussehens in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Wie aus den Beispielen und Tabellen ersichtlich, weisen die flammgeschützten Polystyrolharze gemäß der vorliegenden Erfindung ausreichende Flammverzögerung trotz ihrer niedrigen Gehaltsmengen an Flammverzögerungsmitteln vom nicht­ halogenhaltigen Typ auf und zeigen eine deutliche Verbesserung beim Dehnungsverhältnis und der Stoßfestigkeit aufgrund der Modifikation mit dem Gummizusatz.

Die vorliegenden flammgeschützten Polystyrolharze sind umfänglich anwendbar für verschiedene industriell gebräuchliche Produkten, bei denen ein Flammverzögerungsverhalten erforderlich ist, wie bei Gerätschaften, elektrischen und/oder elektronischen Teilen, Verpackungsmaterialien, Baumaterialien und dgl.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden, hier offenbarten Erfindung werden für den Durchschnittsfachmann nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung rasch erkennbar. Insofern können, indem spezifische Ausgestaltungen der Erfindung in beachtlichem Detail beschrieben worden sind, Abänderungen und Modifikationen dieser Ausgestaltungen durchgeführt werden, ohne von Inhalt und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie beschrieben und beansprucht ist.

Claims (11)

1. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz, enthaltend ein Styrolpolymer in Kombination mit einer synergischen Mischung aus in der Hitze expandierbarem Graphit, rotem Phosphor und Phosphorsäureester, wobei das genannte Harz enthält:
100 Gew.Teile Styrolpolymer,
1 bis 40 Gew.Teile in der Hitze expandierbaren Graphit,
1 bis 30 Gew.Teile roten Phosphor,
1 bis 30 Gew.Teile Phosphorsäureester und
0,1 bis 20 Gew.Teile Gummi.

2. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, worin der genannte Phosphorsäureester aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniumpolyphosphat, Melaminphosphat, Trikresylphosphat, Tributylphosphat, Triethylphosphat, Trimethylphosphat, Triphenylphosphat, Kresyldiphenylphosphat und aus Mischungen davon besteht.

3. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, worin der genannte Gummi aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol-Butadien-Blockcopolymer, Styrol-Isopren- Copolymer, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Styrol- Isopren-Styrol-Blockcopolymer und aus Styrol-Ethylen-Butadien- Styrol-Blockcopolymer besteht.

4. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, worin der genannte Gummi ein Styrol-Butadien- Styrol-Terblockcopolymer mit einem Styrol-Gehalt von 20 bis 40 Gew.% ist.

5. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, worin das genannte Styrolpolymer ein Homopolymer aus einem Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol, α-Methylstyrol, Dimethylstyrol, Ethylstyrol, Chlorstyrol, Bromstyrol und Vinyltoluol besteht, ein Copolymer aus einer Kombination der genannten Monomeren oder ein Copolymer aus genanntem Monomer und einem Vinylmonomer ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Butadien, Acrylnitril, Methylmethacrylat, Isobutylen, Vinylchlorid und aus Isopren besteht.

6. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, worin der genannte in der Hitze expandierbare Graphit ein Produkt ist, das hergestellt ist, indem man einen Graphit, der eine Partikelgröße von ca. 20 bis 250 Mesh aufweist, mit einer gemischten Lösung aus 98-gew.%-iger konzentrierter Schwefelsäure und 50-gew.%-igem Wasserstoffperoxid-Wasser bei einer Tempratur von 45°C oder darunter ca. 10 bis ca. 30 Minuten lang in Kontakt hält, den sich ergebenden Graphit mit Wasser wäscht und ihn dann trocknet.

7. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 6, worin die genannte Partikelgröße des Graphits in einer Größenordnung von ca. 40 bis ca. 200 Mesh liegt.

8. Nicht-halogeniertes flammgeschütztes Polystyrolharz gemäß Anspruch 1, welches ferner Additive enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Antioxidans, UV-Absorbens, Lichtschutzmittel, Schmiermittel, Antistatikum, organischen und/oder anorganischen Füllstoff und aus Mischungen davon besteht.

9. Verfahren zur Herstellung eines nicht-halogenierten flammgeschützten Polystyrolharzes, wobei man:
eine Zusammensetzung aus 100 Gew.Teilen Styrolpolymer, 1 bis 40 Gew.Teilen in der Hitze expandierbarem Graphit, 1 bis 30 Gew.Teilen rotem Phosphor, 1 bis 30 Gew.Teilen Phosphorsäureester und aus 0,1 bis 20 Gew.Teilen Gummi mittels eines mit einem Drehrührer ausgerüsteten Mischgeräts mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 5000 Upm bei Raumtemperatur ca. 1 bis ca. 10 Minuten lang vermischt und
die Mischung mittels eines mit einer Schraube ausgerüsteten Knetextruders bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 300 Upm bei einer Temperatur von 170 bis 220°C verknetet.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, worin das genannte Mischgerät ein Band-Mischer, V-Mischer oder ein Henschel-Mischgerät ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9, worin der genannte Knetextruder ein gewöhnlicher Extruder, ein Brabender- Plasticorder, ein Banbury-Mischgerät, eine Mischwalze oder ein Kneter ist.