DE2363311B2 - Halogen enthaltende Polymerisatmasse mit verringerter Rauchbildung und erhöhter Feuerfestigkeit - Google Patents
Halogen enthaltende Polymerisatmasse mit verringerter Rauchbildung und erhöhter FeuerfestigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halogen enthaltende Polymerisatmasse mit verringerter Rauchbildung und
erhöhter Feuerfestigkeit gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.
Schon lange werden Versuche unternommen, endzündliche Materialien gegen Feuer zu schützen. Für
viele Gewebe und Konstruktionsmaterialien liegen seit Jahren Feuersicherheitsvorschriften vor, die zunehmend
überarbeitet und verschärft werden. Die Zunahme der jährlichen Todesfälle durch Feuer unterstützt in dieser
Hinsicht die gesetzgeberischen Anstrengungen.
Zunehmend ist jedoch erkennbar, daß die durch Feuer verursachten Todesfälle nur zum geringen Teil
tatsächlicher Flammeinwirkung des Feuers zuzuschreiben sind. Es ist bekannt, daß drei dominierende
Faktoren für die Todesfälle durch Feuer verantwortlich zu machen sind, und daß von diesen Faktoren der
Einatmung von Rauch größte Bedeutung zukommt.
Die drei Faktoren, die Todesfälle durch Feuer verursachen, sind:
(1) Die Flamme selbst,
(2) das Ersticken durch Fehlen von Sauerstoff, wobei der Sauerstoff durch die Flamme verbraucht wurde
und durch gleichzeitig erhöhte Kohlenmonoxidkonzentrationen, und
(3) das Ersticken durch Einatmen von Rauch, der als starkes Reizmittel wirkt und die Sauerstoffmenge
verringert, die nach Einatmen eines gegebenen Luftvolumens zur Verfügung steht.
Von diesen drei Faktoren kann der letztere hauptsächlich für die bei Bränden auftretenden Todesfälle
verantwortlich gemacht werden, weil festgestellt wurde, daß nur wenige Atemzuge an raucherfüllter Luft
ausreichend sind, um ein Oberleben unmöglich zu machen. Weiterhin können letale Mengen an Rauch
sogar bei kleinen, relativ unschädlichen Bränden gebildet werden.
Alle Materialien auf organischer Basis brennen unter geeigneten Wärme- und Luftbedingungen, bzw. 'Verhältnissen.
In den vergangenen Jahren haben Kunststoffe, die ja organische Materialien sind, erhöhte
Verwendung gefunden und viele derartige Materialien bilden dort, wo sie verwendet werden, eine Feuergefährdung,
wobei es nicht möglich ist, sie für alle Situationen nicht verbrennbar zu machen. Es wurden
zwar bisher viele Additive und Modifizierungsmittel verwendet, um die Brenngeschwindigkeit und Feuerausbreitung
zu verringern; es sind jedoch die meisten der in dieser Weise verwendeten Additive und Modifizierungsmittel
selbst organische Materialien, die unter geeigneten Bedingungen brennen. Es wurden auch viele
anorganische Materialien als feuerhemroende Mittel
verwendet, die aber nur dann wirksam sind, wenn sie in
großen Mengen verwendet werden, die wiederum for
die Polymerisateigenschaften schädlich sind. Es können demgemäß die bekannten feuerhemmenden Additive,
ob sie nun organisch oder anorganische sind, nur in geringen Mengen verwendet werden, da sonst die
physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs beeinträchtigt werden.
Die Hauptursache der Todesfälle durch Feuer wurde bisher bei der Forderung nach besseren feuerhemmenden
Mitteln übersehen, da das Problem der durch Raucheinatmung verursachten Todesfälle noch immer
is besteht.
Dabei ist es nicht überraschend, daß die Technologie
der Rauchverringerung nicht mit der Technologie der Feuerhemmung konform geht und es war Zäher bisher
für den Fachmann klar, daß ein System, durch das man sowohl Rauch als auch Feuer verhindern könnte, nicht
erreichbar sein würde. So wurde bisher angenommen, daß die Rauchbildung der unvollständigen Oxidation
der flüchtigen Produkte der Pyrolyse zuzuschreiben ist,
und daß man die Rauchbildung nur dadurch verringern kann, daß man die Oxidation vollständig ablaufen läßt,
worunter eine größere Flamm- bzw. Feuerbildung zu verstehen ist. Umgekehrt wurde demgegenüber angenommen,
daß eine erhöhte Rauchbildung die natürliche und nicht vermeidbare Konsequenz der Flammverrin-
k: gerung (d. h. der verringerten Verbrennung) ist
Es besteht demgemäß ein großer Bedarf an Halogen enthaltenden Polymerisaten mit verringerten Raucheigenschaften
und Feuerhemmung, die rauch- und feuerhemmende Additive in solchen Mengen aufweisen,
r, daß die physikalischen Eigenschaften des Vinylpolymerisats
nicht beeinträchtigt werden.
Aus der GB-PS 937 609 ist ein Verfahren zur Herstellung von organischen Phosphaten bekannt die
als Weichmacher und als flammfest machende Additive verwendet werden können.
Aus der DE-OS 2123 512 ist ein feuerfester,
hochgradig weichgemachter, vibrationselastischer Kunststoffansatz aus Polyvinylchlorid bekannt, der
viermal so viel Weichmacher wie Polyvinylchlorid
*'> enthält, wobei dieser Weichmacher mindestens zur
Hälfte aus einem Phosphat-Weichmacher besteht. Neben dem Weichmacher kann dieser bekannte
Kunststoffansatz gegebenenfalls noch einen üblichen Barium-Cadmium-Stabilisator, das heißt eine Metallsei-
V) fe, wie ein Laurat oder ein Phenolat, dieser Metalle,
enthalten.
In der US-PS 31 41 858 sind feuerbeständige Dampfsperrschichten
für Dächer und dergleichen bekannt, die aus Polyvinylchlorid, einem spezifischen feuerhemmcn-
v. den Weichmacher, nämlich Cresyldiphenylphosphat, und feinverteiltem Glimmer bestehen. Diese vorbekannte
Polymerisatmasse ist jedoch bezüglich ihrer Rauchbildung beim Brennen nicht zufriedenstellend.
Schließlich offenbart die DE-OS 17 69 343 eine
Schließlich offenbart die DE-OS 17 69 343 eine
μ Halogen enthallende brandsichere Polymerisatmasse,
die einen aromatischen Phosphatester und einen Füllstoff auf der Grundlage eines Oxids, eines Hydroxids
oder eines Salzes eines Metalls oder Gemische davon enthält. Nach der Lehre dieses Standes der Technik
h'> werden die Füllstoffe, nämlich beispielsweise Calciumcarbonat,
in einer sehr großen Menge, nämlich in einer stöchiometrischen Menge, eingesetzt.
Auf den sachlichen Zusammenhang der nachfolgen-
Auf den sachlichen Zusammenhang der nachfolgen-
den Patentschrift mit den Zubereitungen der vorliegenden
Erfindung wird hingewiesen; In der US*Patentschrift 1633 067 wird die Entflammbarkeit bzw.
Brennbarkeit von Geweben, Holz, Kautschuk, Farben,
Lacken, Celluloseester- und Celluloseätherzubereitungen
dadurch verringert, daß man normales Magnesiumcarbonat-Trihydrat
einbaut. Ein aromatischer Phosphatester, Kampfer oder aromatische Carbonate können der
Zubereitung als Kolloid bildende Mittel zugegeben werden.
Die US-Patentschrift 2610 920 betrifft feuergeschützte,
verbrennbare Materialien, wie Textilien, Papier und Kunstleder, wozu man ein Metalloxid, ein
Mittel gegen Glimmen, ein Metallsalz einer schwachen
organischen Säure, ein chloriertes Material und einen Inhibitor einbaut, der die Freigabe von Salzsäure aus
dem chlorierten Material verzögert, während es erhitzt wird und bis es die Temperatur erreicht, bei der ein
Komplex mit dem Cellulosematerial gebildet wird, das dann als feuergeschützt angesehen werden kann.
In der französischen Patentschrift 20 94 527 ist die
Behandlung von Chlor enthaltenden Polymerisaten, wie Vinylchloridpolymerisaten, chloriertem Polyäthylen und
Polypropylen mit einem Füllstoff, wie Magnesiumoxid oder Magnesiumcarbonat sehr geringer Partikelgröße
oder mit reaktionsfähigen Beschichtungen von Harnstoff oder Harnstoffderivaten beschrieben. Die Verwendung
der beschriebenen Füllstoffe, ohne daß man sie mit einem Phosphatester kombiniert, modifizieren die
Geschwindigkeit der Chlorwasserstoffabgabe nicht, bis ein massiver und plötzlicher Zerfall eintritt. Das System
der französische Patentschrift 20 94 527 verschafft daher keine einheitliche, kontrollierbare Bildung von
Chlorwasserstoff, wie die reaktionsfähige Modifizierungsmittel/Phosphatester
enthaltend; Zubereitung der vorliegenden Erfindung. Weiterhin dient das in der
französischen Patentschrift 20 94 527 beschriebene Verfahren dazu. Chlorwasserstoff aufzufangen, nachdem
eine kräftige Chlorwasserstoffbildung eingesetzt hat, und die Rauchbildung und Feuerentwicklung wird
nicht so kräftig reduziert, wie man dies durch die Zubereitung der vorliegenden Erfindung erreicht
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Halogen enthaltende Polymerisatmasse
anzugeben, die eine größere Feuerbeständigkeit und eine verminderte Rauchentwicklung zeigt und die die
rauch- und feuerhemmenden Additive in solchen Mengen enthält, daß die physikalischen Eigenschaften
des Vinylpolymerisats nicht beeinträchtigt werden.
Es hat sich nunmehr überraschenderweise gezeigt, daß eine synergistische Verbesserung dieser Eigenschaften,
nämlich der Feuerbeständigkeit und der Rauchentwicklung, dadurch erreicht Werden kann, daß
man in Halogen enthaltenden Polymerisa !massen, die einen aromatischen Phosphatester und einen Füllstoff
auf der Grundlage eines Oxids, eines Hydroxids oder eines Salzes eines Metalls oder Gemischen davon,
enthalten, als aromatischen Phosphatester ein Alkyldiarylphosphat verwendet. In dieser Weise gelingt es,
ohne Beeinträchtigung der Entflammbarkeit und der übrigen physikalischen Eigenschaften des Materials eine
wesentliche Verringerung der Rauchentwicklung bei Brandbedingungen zu erzielen.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Halogen enthaltende Polymerisatmasse gemäß Patentanspruch.
Um den einzigartigen Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu erläutern, erscheint es notwendig, auf die
Verfahrensbedingungen, denen aliphatische Halogen enthaltende Zubereitungen unterworfen sind, sowie auf
den Mechanismus der Feuer- und Rauchbildung näher einzugehen.
Normalerweise werden Halogen enthaltende Polymerisatmassen, im besonderen Vinylbalogendipolymerisatmassen, verschiedenen Bearbeitungsverfahren, wie dem Kalandern, Mischen und Extrudieren, unterworfen, wobei während diesem Verfahren Wärme durch die Polymerisatmasse absorbiert wird. Die maximale Wärmemenge, die durch die Polymerisatmasse während der Verarbeitung absorbiert wird, ist jedoch geringer als die Wärmemenge, die zur Pyrolyse erforderlich ist. Daraus folgert, daß Additive, die in Halogen enthaltenden Polymerisaten die Verbrennungsbedingungen unterworfen werden, Rauch iRid/oder Feuer verringern, bei Verarbeitungsbedingungen stabil bleiben müssen. Offensichtlich steht, wenn das rauch- und/oder feuerhemmende Additiv unstabil ist und unter Verfahrensbedingungen zerfällt, dieses für seine Funktion unter Pyrolysebedingungen nicht mehr zur Verfugung. Es muß demgemäß das rauch- und/oder fcuerheinnicnde Additiv unter den Verarbeitungsbedingungen der Polymerisatmasse stabil sein. Die Verarbeitungstemperaturen der Halogen enthaltenden Polymerisatmassen liegen im Bereich von etwa 150 bis etwa 1700C. In diesen Bereich fallen nicht nur die Halogen enthaltenden Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, sondern ebenso halogenierte Olefine und Diolefine und Halogen enthaltende Polymerisate, die Mischpolymeri-
Normalerweise werden Halogen enthaltende Polymerisatmassen, im besonderen Vinylbalogendipolymerisatmassen, verschiedenen Bearbeitungsverfahren, wie dem Kalandern, Mischen und Extrudieren, unterworfen, wobei während diesem Verfahren Wärme durch die Polymerisatmasse absorbiert wird. Die maximale Wärmemenge, die durch die Polymerisatmasse während der Verarbeitung absorbiert wird, ist jedoch geringer als die Wärmemenge, die zur Pyrolyse erforderlich ist. Daraus folgert, daß Additive, die in Halogen enthaltenden Polymerisaten die Verbrennungsbedingungen unterworfen werden, Rauch iRid/oder Feuer verringern, bei Verarbeitungsbedingungen stabil bleiben müssen. Offensichtlich steht, wenn das rauch- und/oder feuerhemmende Additiv unstabil ist und unter Verfahrensbedingungen zerfällt, dieses für seine Funktion unter Pyrolysebedingungen nicht mehr zur Verfugung. Es muß demgemäß das rauch- und/oder fcuerheinnicnde Additiv unter den Verarbeitungsbedingungen der Polymerisatmasse stabil sein. Die Verarbeitungstemperaturen der Halogen enthaltenden Polymerisatmassen liegen im Bereich von etwa 150 bis etwa 1700C. In diesen Bereich fallen nicht nur die Halogen enthaltenden Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, sondern ebenso halogenierte Olefine und Diolefine und Halogen enthaltende Polymerisate, die Mischpolymeri-
jo sate eines Vinylhalogenide mit anderen äthylenisch
ungesättigten misrhpolymerisierbaren Monomeren
sind. Außer daß das rauch- und/oder feuerreduzierende Mittel bei Verarbeitungstemperaturen stabil sein muß,
muß es in einem Temperaturbereich, in dem es während
j5 der Pyrolyse der Polymerisatmasse seine Funktion ausüben und wirksam sein muß, reagieren.
Es stehen nur wenige Unterlagen zur Verfügung, um den Mechanismus der verschiedenen Stufen in der
Pyrolyse von Halogen enthaltenden Polymerisaten zu erläutern. Es wird jedoch angeN.jrr.men, daß die
Oxidation eines Materials in erster Linie in der gasförmigen Phase erfolgt und daß die tatsächliche
Rammbildung von der Oberfläche des Materials durch eine Vorflammzone getrennt ist, in der freie Radikale,
die nicht von dem brennbaren Material abgegeben werden und die zur Flammausbreitung erforderlich sind,
gebildet werden.
Das Brennen von Halogen enthaltenden Polymerisaten geschieht auf eigene Weise und unterscheidet sich
ya von dem Brennen der nicht Halogen enthaltende
Polymerisate dadurch, daß Chlorwasserstoff gebildet wird. Sogar unter den normalen Verarbeitungsbedingungen
wird etwas Chlorwasserstoff gebildet, der aber mit den Stabilisatoren reagiert. Bei höheren Temperaturen
als den Verarbeitungsbedingungen, beispielsweise 250 bis 5000C, wird die Bildung von Chlorwasserstoff
durch die Stabilisatoren nicht verhindert und diese wird bei so hohen Temperaturen in etwa der lOOOfachen
Geschwindigkeit gegenüber der normalen Chlorwasser-
M Stoffbildung bei Verarbeitungsbedingungen freigesetzt,
wobei die Bildung von Chlorwasserstoff eine autokatalytische Reaktion ist, die sich weiter mit fortschreitender
Dehydrohalogenierung des Polymerisats beschleunigt. Eine solche massive Dehydrohalogenierung bewirkt
buchstäblich das »Aufreißen« des Polymerisats, wodurch das Polymerisatskelett als Brennstoffquelle
freigesetzt wird. Einer der bedeutendsten Gegenstände dieser Erfindung besteht darin, daß die Dehydrohaloge-
nierung in dem Maße gesteuert wird, daß die autokatalytische Dehydrohalogenierung vermieden
wird.
Es wird angenommen, daß die reaktionsfähigen Modifizierer, die in der erfindungsgemäßen Polymerisatmasse
verwendet werden, mit dem sich bildenden Chlorwasserstoff reagieren, wodurch die Rauchbildung
und Feuerausbreitung in zweierlei Hinsicht verringert wird:
(1) Die Verringerung oder Inhibierung der Chlorwasserstoffbildung
hat die Wirkung, den Gesamtzerfall des Halogen enthaltenden Polymerisats zu verlangsamen.
Es trägt demgemäß die Inhibierung der Chlorwasserstoffbildung dazu bei, die Integrität des
Polymerisats zu stabilisieren und es steht daher für die Flamme weniger Brennstoff zum Verbrauch zur
Verfügung, als wenn das Polymerisat durch die Chlorwasserstoffbildung »aufgerissen« wird, wodurch
polymerer Brennstoff der Verbrennung ausgesetzt wird. Dieses »Aufreißen« wird durch
den Chlorwasserstoff verursacht, der anfangs gebildet und an der Oberfläche des Polymerisats
absorbiert wird. Durch Vermeiden der autokatalytischen
Dehydrohalogenierung des Polymerisats wird die Pyrolyse des Polymerisats verringert. Es
wird demgemäß die Pyrolyse von flüchtigem Brennstoff verringert und dann folgert sich, daß
eine geringere Menge Brennstoff in die Dampfphase überführt, und daß eine geringere Menge an
partikelförmigem Material in Form von Rauch gebildet wird.
(2) Der entwickelte Chlorwasserstoff, der sich nicht mit dem reaktionsfähigen Füllstoff umsetzt, entweicht
offensichtlich in die Gasphase und wirkt als Flammgift, da während der Verbrennung gebildete
freie Radikale eingeschlossen werden.
Es wurde festgestellt, daß in der erfindungsgemäßen Polymerisatmasse, die die genannten reaktionsfähigen
Modifizierungsmittel enthält, die als Phosphatester eingesetzten Alkyldiarylphosphate
da-u beitragen, die Rauchbildung der Halogen enthaltenden Polymerisate in überraschend starkem
Ausmaß zu inhibieren. Während die reaktionsfähigen Modifizierungsmittel in der kondensierten
Phase anscheinend dazu dienen, indirekt die Dampfphase zu kontrollieren, scheinen die in der
vorliegenden Erfindung verwendeten Alkyldiarylphosphate die Aufgabe zu haben, sowohl die
gasförmigen als auch kondensierten Phasen der Verbrennung zu kontrollieren.
Die oben angesprochenen Theorien der Wirkung der Pelymerisatmasse der vorliegenden Erfindung dienen dazu, die Probleme und mögliche Mechanismen, soweit sie den oxidativen Zerfall von Halogen enthaltenden Polymerisaten betrifft, etwas aufzuhellen. Die hier erörterten Theorien und Mechanismen müssen nicht unbedingt zutreffen. Es gibt aber tatsächlich Anzeichen dafür, daß die erfindungsgemäß erzielten Ergebnisse einem Komplex zuzuschreiben sind, der durch die synergistische Wechselwirkung des Alkyldiarylphosphats und des reaktionsfähigen Modifizierungsmittels gebildet wird.
Die oben angesprochenen Theorien der Wirkung der Pelymerisatmasse der vorliegenden Erfindung dienen dazu, die Probleme und mögliche Mechanismen, soweit sie den oxidativen Zerfall von Halogen enthaltenden Polymerisaten betrifft, etwas aufzuhellen. Die hier erörterten Theorien und Mechanismen müssen nicht unbedingt zutreffen. Es gibt aber tatsächlich Anzeichen dafür, daß die erfindungsgemäß erzielten Ergebnisse einem Komplex zuzuschreiben sind, der durch die synergistische Wechselwirkung des Alkyldiarylphosphats und des reaktionsfähigen Modifizierungsmittels gebildet wird.
Zusammenfassend wird der erkennbare Gegensatz, daß nunmehr Halogen enthaltende Polymerisatmassen
zur Verfügung stehen, die feuerhemmend sind und wesentlich verringerte Rauchmengen emittieren, dadurch
erläutert, daß man Zuschläge an reaktionsfähigen ModifizierungsmiUeln und Alkyldiarylphosphate verwendet,
die eher einen allmählichen als plötzlichen Zerfall des Polymerisats zulassen und dadurch urne
vollständigere Oxidation der flüchtigen Zerfallsprodukte bewirken,
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein reaktionsfähiges Modifizierungsmittel als ein Material definiert,
das zur Umsetzung mit Chlor bei Pyrolysetemperaturen der aliphatischen, Halogen enthaltenden Harzzubereitungen
geeignet ist
ic Die reaktionsfähigen Modifizierungsmittel, die zur
gesteuerten Verringerung der Flamm- und Rauchbildung geeignet sind, sind Oxide, Hydroxide oder Salze
von Metallen, bei denen das Oxid, das Hydroxid oder Salz schnell durch Chlor verdrängt wird.
is Zu Metallen gehören Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Barium, Zirkonium, Mangan und Eisen.
is Zu Metallen gehören Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Barium, Zirkonium, Mangan und Eisen.
Metalle, wie Zink, Cadmium, Quecksilber, Blei und
Beryllium sind entweder unwirksam oder umweltschäd-Hch.
Als Oxide und/oder Hydroxid-;: der oben beschriebenen
Metalle, die als reaktionsfähige Modifiziensngsmittel
geeignet sind, können auch die Carbonate, Bromide, Bromate und Salze der angegebenen Metalle mit
niederen aliphatischen Säuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure verwendet
werden.
Lithiumoxid, Kaliumoxid, Magnesiumoxid,
Calciumoxid, Bariumoxid, Zirkonoxid,
Calciumoxid, Bariumoxid, Zirkonoxid,
Manganoxid, Eisenoxid, Lithiumcarbonat,
Kaliumbromid, Magnesiumhydroxid,
Natriumcarbonat, Calciumhydroxid,
Bariumbromid, Zirkoncarbonat,
Jj Manganbromid, Eisenhydroxid,
Kaliumbromid, Magnesiumhydroxid,
Natriumcarbonat, Calciumhydroxid,
Bariumbromid, Zirkoncarbonat,
Jj Manganbromid, Eisenhydroxid,
Magnesi umcarbonat, Lithiumbromat,
Magnesiumbromat, Calciumbromat,
Natriumformiat, Calciumacetat,
Zirkonpropionat, Magnesiumbutyrat und
Dawsonit(AI2(COs)3- Na2CO3 · ,,H2O)
und deren Gemische.
Magnesiumbromat, Calciumbromat,
Natriumformiat, Calciumacetat,
Zirkonpropionat, Magnesiumbutyrat und
Dawsonit(AI2(COs)3- Na2CO3 · ,,H2O)
und deren Gemische.
Zu bevorzugten reaktionsfähigen Modifizierungsmittel gehören:
Dawsonit und Magnesiumoxid,
3 Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat,
Magnesiumbromid, Magnesiumbromat
Magnesiumformiat, Magnesiumacetat
Magnesiumpropionat und Magnesiumbutyrat,
sowie deren Gemische.
3 Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat,
Magnesiumbromid, Magnesiumbromat
Magnesiumformiat, Magnesiumacetat
Magnesiumpropionat und Magnesiumbutyrat,
sowie deren Gemische.
so Besonders bevorzugte reaktionsfähige Modifizierungsmittel sind Dawsonit, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat
und Magnesiumhydroxid, sowie deren Gemische.
Die Phosphatester, die nach der vorliegenden lirfindung verwendet werden, sind Alkyldiarylphosphate,
wie
Butyldiphenylphosphat,
Octyldiphenylphosphat,
Decyldiphenylphosphat,
IsodecylHiphenylphosphat,
Dodecyldiphenylphosphat,
Hexadecyldiphenylphosphat,
Cyclohexyldiphenylphosphat,
(C7 - G) - Ci i)-Alkyldiphenylphosphat
und dergleichen.
Octyldiphenylphosphat,
Decyldiphenylphosphat,
IsodecylHiphenylphosphat,
Dodecyldiphenylphosphat,
Hexadecyldiphenylphosphat,
Cyclohexyldiphenylphosphat,
(C7 - G) - Ci i)-Alkyldiphenylphosphat
und dergleichen.
Bevorzugte Phosphatester sind Isodecyldiphenylphosphat und 2-Äthylhexyldiphenylphosphat.
Die rauch- und feuerhemmende Polymerisatmasse
Die rauch- und feuerhemmende Polymerisatmasse
der vorliegenden Erfindung, die ein Alkyldiarylphosphat
und reaktionsfähige Modifizierungsmittel enthält, umfaßt normalerweise neben dem Vinylhalogenidpolymerisat
einen Füllstoff, Stabilisator, Weichmacher und dergleichen.
In manchen Fällen enthält das formulierte Polymerisat
normalerweise ein Alkyldiarylphosphat als alleinigen Weichmacher oder als eine Komponente eines
Weichmachersystems. In solchen Fällen muß nur das reaktionsfähige Modifizierungsmittel allein zugegeben
weiden, obgleich zusätzliche geringe Mengen an dem Alkyldiarylphosphat nötig sein können.
Für die meisten Verwendungsbedingungen enthalten die Halogen enthaltenden Polymerisate Füllstoffe, z. B.
Ruß, Calciumcarbonat, mit einem Füllstoffgehalt von etwa IO bis 150 Teilen pro 100 Teile des Polymerisats
oder mehr. In ähnlicher Weise enthalten die Halogen enthaltenden Polymerisate gewöhnlich etwa 30 bis 70
Teile Weichmacher pro 100 Teile des Polymerisats oder
mehr, je nach der vorgesehenen Endverwendung.
Je nach dem besonderen Füllstoff- und Weichmachergehalt in einem gegebenen Halogen enthaltenden
Polymerisat und abhängig von dem jeweils verwendeten besonderen Polymerisat können die rauch- und
feuerhemmenden Wirkstoffe in verschiedenen Konzentrationen eingebaut werden. Es muß eine spezifische
Konzentration an Alkyldiarylphosphat und reaktionsfähigem Modifizierungsmittel, die irgendeiner spezifischen
Halogen enthaltenden Polymerisatmasse zugegeben werden, vorhanden sein, um maximale Ergebnisse
zu erzielen, und es kann notwendig sein, Versuche mit verschiedenen Konzentrationen an Alkyldiarylphosphat
und reaktionsfähigem Modifizierungsmittel durchzuführen, um maximale Ergebnisse zu erzielen. Beispielsweise
bietet ein Polyvinylchlorid, das mit 100 Teilen Ruß gefüllt und mit 50 Teilen Dioctylphthalat
weichgemacht ist, und ein Vinylchlorid/Vinylacetatrnischpolymerisatharz, das mit 30 Teilen Calciumcarbonat
gefüllt und mit 60 Teilen Dibutyladipat weichgemacht ist, jeweils auf 100 Teile des Polymerisats
bezogen, unterschiedliche Probleme im Hinblick auf die Rauch- und Feuerhemmung und es kann daher
notwendig werden, daß man Versuche durchführt, um ein gegebenes Ausmaß an Rauch- und Feuerhemmung
für jedes spezifische Polymerisatsystem zu erhalten. In manchen Fällen kann es natürlich möglich sein, daß die
nach dieser Erfindung mögliche optimale Rauch- und Feuerhemmung aus Marktgründen oder im Hinblick auf
die Endverwendung unerwünscht ist
Im allgemeinen sollte jedoch bei Füllstoffmengen von 10 bis etwa 150 Teilen und Weichmacherkonzentrationen
von etwa 10 bli 150 Teilen pro 100 Teile des
Polymerisats ausreichend reaktionsfähiges Modifizierungsmittel zugegeben werden, daß dieses etwa 15 bis
etwa 100 Prozent der Gesamtfüllstoffmenge in der Polymerisatmasse bildet In ähnlicher Weise sollte das
erfindungsgemäß eingesetzte Alkyldiarylphosphat in einer solchen Menge zugegeben werden, daß es etwa 10
bis etwa 100% der Gesamtweichmacherkonzentration
in dem Harzsystem bildet
Vorzugsweise sollte bei Füllstoffmengen von etwa 20
bis etwa 40 Teilen und Weichmacherkonzentrationen von etwa 30 bis etwa 70 Teilen pro 100 Teile des
Polymerisats ausreichend reaktionsfähiges Modifizierungsmittel eingebaut werden, daß dieses etwa 30 bis
etwa 60% der Gesamtfüllstoffmenge bildet, und es sollte ausreichend Phosphatester eingebracht werden, daß
dieser etwa 30 bis etwa 100% der Gesamtweichmacherkonzentration bildet. Unter der zuletzt angegebenen
bestimmten Fällen zweckmäßig sein kann, den
einem anderen Weichmacher zusammen zu verwenden.
des Polymerisats sollte ausreichend reaktionsfähiges
in sphat zugeführt werden, daß diese etwa 40% der Gesamtfüllstoffmenge und etwa 40% der Gesamtweichmacherkonzentration
bilden.
Wie bereits festgestellt, kann der Fachmann sowohl den Gehalt an reaktionsfähigem Modifizierungsmittel,
als auch an Alkyldiarylphosphat der jeweiligen Masse variieren, um die für das System gewünschten rauch-
und feuerreduzierenden Eigenschaften zu erzielen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern spezifische Ausführungsformen der Erfindung.
In den folgenden Beispielen wurden verschiedene Versuche vorgenommen, bestimmte Bezeichnungen
verwendet und Vergleiche auf der Basis dieser Versuche und Bezeichnungen vorgenommen. Die folgenden
Definitionen dienen daher als Grundlage für ein
2ϊ Verständnis der Beispiele:
1. Die angegebenen »Teile« sind jeweils auf 100 Teile
des Polymerisats bezogen.
2. »Feuerausbreitung« — siehe nachfolgende Erläuterung.
jo 3. »Feuerbewertung« — siehe nachfolgende Erläuterung.
4. »Rauch« (% Durchlässigkeit) — Prozentsatz des
Lichts, das den Rauch bei maximaler Rauchdichte durchdringt
j5 5. »Rauchbewertung« — siehe nachfolgende Erläuterung.
Der Feuerausbreitungswert wird unter Verwendung einer Asbestplatte bestimmt, bei der keine Feuerausbreitung
eintritt. Die Reichweite der Flamme, die gegen Asbest gerichtet ist. subtrahiert man von dem
entferntesten Vorrücken der Flamme einer entzündeten Versuchsprobe. Das Ergebnis wird in cm angegeben.
Die Konstruktion und die Weite des Flammrohres und weitere Einzelheiten sind in dem »Flame Spread Test«
in dem Journal of Paint Technology, Band 39, Nr. 511,
August 1967, angegeben. Roteiche und Asbest haben die festgelegten Feuerbewertungen von 100 bzw. 0. Die
Feuerbewertungen für Kunststoffproben sind proportional zu 100 für Roteiche. Je geringer daher die
Feuerausbreitung in cm ist und je geringer die numerische Feuerbewertung ist um so besser ist die
Feuerhemmung.
Zur Rauchbewertung verwendet man eine photoelektrische
Anzeigevorrichtung, die mit einem Aufnahmegerät verbunden ist, das die Rauchentwicklung einer Probe
aufzeichnet Die Werte, die den gesamten gebildeten Rauch während dem Brennen einer Versuchsprobe
angeben, werden durch ein lineares Verhältnis zu der standardisierten Rauchbildung von Roteiche extrapoliert,
der man einen Wert von 100 zuspricht Geringere Bewertungen bedeuten weniger Rauch.
Dieses Beispiel erläutert die einzigartigen rauch- und feuerhemmenden Wirkungen der erfindungsgemäß
eingesetzten Alkyldiarylphosphate gegenüber Nicht-Phosphatesterweichmachern,
wenn sie in Kombination mit reaktionsfähigen Modifizierungsmitteln in Polyvi-
ίο
nylchlorid formuliert sind. Das Beispiel erläutert weiterhin die einzigartige Verbesserung der rauchhemmenden
Wirkung, wenn ein reaktionsfähiges Modifizierungsmittel mit dem Alkyldiarylphosphat bei einem
hohen Anteil Gesamtweichmacher kombiniert wird. Es wurde der nachfolgende Grundansatz verwendet:
Gew. -Teile
Polyvinylchlorid
Weichmacher*)
Epoxidiertes Leinsamenöl Ba-Cd-Komplex (Stabilisator) 100
Weichmacher*)
Epoxidiertes Leinsamenöl Ba-Cd-Komplex (Stabilisator) 100
55
·) Wie in Tabelle I angegeben.
Zu dem Grundansatz gibt man Füllstoffe in einer Menge von 10 und 30 Teilen zu und unterwirft die
erhaltene Polymerisatmasse Untersuchungen hinsichtlich Flammausbreitung und Rauchbildung. Die Ergebnisse
sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
Tabelle | I | 10 Teile Füllstoff | Füllstorr | Flamme | Bewer | Rauch | Bewer |
Ergebnisse in einem 0,60 m Flammrohr | Weichmacher | Aus | tung | % Durch | tung | ||
Masse | breitung | lässig | |||||
Nr. | CaCO, | (cm) | 103 | keit | 175 | ||
Phthalate | CaCO, | 23,1 | 41 | 19 | 150 | ||
Phosphat11 | MgO | 9,1 | 81 | 31 | 110 | ||
I. | Phthalate | MgO | 18,3 | 38 | 50 | 55 | |
2. | Phosphat15 | MgCO, | 7,6 | 80 | 72 | 125 | |
3. | Phthalat3 | MgCO3 | 18,0 | 29 | 38 | 70 | |
4. | Phosphat11 | CaCO, | 6,6 | 51 | 66 | 150 | |
5. | Phosphatb/Phthalata | MgCO, | 11,7 | 34 | 31 | 75 | |
6. | Phosphatb/Phthalata | MgCO3 | 7,6 | 23 | 63 | 130 | |
7. | Phosphat1= | 5,1 | 38 | ||||
8. | 30 Teile Füllstoff | (3/2)Calcit | 60 | 120 | |||
9. | Phosphat"/Phthalata | Aluminiumoxid-trihydrat | 13,5 | 27 | 43 | 150 | |
Phosphatb/Phthalata | hydratisiertes NaAI-carbonat | 6,1 | 24 | 25 | 70 | ||
10. | Phosphat"/Phthalata | MgCO3 | 5,3 | 40 | 63 | 55 | |
11. | Phosphatb/Phthalata | 8,9 | 68 | ||||
12. | |||||||
13. | |||||||
a. Phthalatestergemisch, hergestellt aus gemischten 7-11 KohlenstofTalkoholen.
b. Isodecyldiphenylphosphat.
c. Cresyldiphenylphosphat.
Die Massen 1 bis 9 erläutern Systeme, die nur 10 Teile
reaktionsfähiges Modifizierungsmittel oder 10 Teile Füllstoff pro 100 Teile des Polymerisats enthalten. Die
Werte zeigen (Massen 1 and 2) die Vorteile eines Alkyldiarylphosphat-Weichmachers gegenüber einem
Nicht-Phosphatweichmacher in einem Füllstoff enthaltenden System (die Füllstoffe können die Rauch- und
Flammbiidung bei hohen Füllstoffkonzentrationen verringern,
wobei aber derartig .hohe Konzentrationen schädlich sind für die physikalischen Eigenschaften der
Masse). Bei geringeren Konzentrationen haben Füllstoffe nur geringe oder keine Wirkung. In den Massen 4 und
6 erbringt das mit einem reaktionsfähigen Modifizierungsmittel kombinierte Alkyldiarylphosphat eine starke
Verringerung der Rauch- und Feuerbildung im Vergleich zu den Massen 3 und 5, bei dem ein
reaktionsfähiges Modifizierungsmittel mit einem Nicht-Phosphatweichmacher kombiniert ist. Die Masse 8
zeigt daß wenn das Alkyldiarylphosphat und ein reaktionsfähiges Modifizierungsmittel vorhanden sind,
ein hn allgemeinen viel billigerer Weichmacher mit nur geringen Verlusten an Rauch- und Feuerhemmung
verwendet werden kann. Die Verwendung eines Füllstoffs (Masse 7) mit dem Phosphatester und
Weichmacher liefert keine mit der Masse 8 vergleichbaren Ergebnisse.
Die Massen 10 bis 13 erläutern Systeme, die 30 Teile
des reaktionsfähigen Modifizierungsmittels und 30 Teile Füllstoff pro 100 Teile des Polymerisats enthalten und es
treten wieder wesentliche Verringerungen der Rauch- und Feuerbildung auf, wie dies bei den Massen 12 und
13, bei denen ein Alkyldiarylphosphat mit dem reaktionsfähigen Modifizierungsmittel kombiniert sind,
festzustellen ist
Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Polymerisatmasse bei einem geringen Gehall an
reaktionsfähigem Modifizierungsmittel (wodurch die physikalischen Eigenschaften des Harzes nicht beeinträchtigt werden) wesentlich verringerte Rauch- und
Flammeigenschaften aufweist.
Zusätzlich zeigen die Werte, daß die rauchhemmenden Wirkungen bei einer Kombination des Alkyldiarylphosphats
mit dem reaktionsfähigen Modifizierungsmittel
größer sind als die kumulativen Wirkungen dieser Verbindung. So weist die Masse 2 eine Lichtdurchlässigkeit
von 31% auf (eine 12%ige Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit gegenüber der Masse 1, die dem
Phosphatweichmacher zuzuschreiben ist). Bei Verwendung des Phthalweichmachers in der Masse 3 zeigt ein
Ersatz des Füllstoffs der Masse I durch das reaktionsfähige Modifizierungsmittel der Masse 3 eine Lichtdurchlässigkeit
von 50% (d.h. eine 3l%ige Erhöhung der Durchlässigkeit gegenüber der Masse I, die allein dem
reaktionsfähigen Modifizierungsmittel zuzuschreiben ist).
Wenn die rauchverringernde Wirkung nur kumulativ erfolgen würde, würde die Verwendung eines Phosphatesters
und eines reaktionsfähigen Modifizierungsmittels gleich sein der Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit der
Massen 2 und 3 gegenüber der Masse 1 (d. h. einer insgesamt gegebenen Erhöhung der Durchlässigkeit
von 43%, nämlich +12% in der Masse 2 und +31% in der Masse 3). Die Masse 4 zeigt aber eine Erhöhung der
Lichtdurchlässigkeit von 53% gegenüber der Masse 1. Es ist also die Erhöhung wesentlich größer als die
kumulativen, in den Massen 2 und 3 erreichten Wirkungen.
In ähnlicher Weise zeigt die Masse I eine Lichtdurchlässigkeit von 19%. Die Masse 2 (Phosphat
+ Füllstoff) zeigt eine Lichtdurchlässigkeit von
Ii 31% (d. h. eine I2%ige Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit
gegenüber de" Masse I, die dem Phosphatweichmacher
zuzuschreiben ist). Die Masse 5 (ein allgemeiner Weichmacher + Magnesiumcarbonat) zeigt eine Lichtdurchlässigkeit
von 38% (d.h. eine I9%ige Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit gegenüber der Masse 1, die
dem Magnesiumcarbonat zuzuschreiben ist).
Wenn die rauchverringernden Wirkungen nur additiv wären, würde die Verwendung von Phosphat und
Magnesiumcarbonat (siehe Masse 6) der Erhöhung entsprechen, die die Massen 2 und 5 gegenüber der
Masse I aufweisen (d. h. einer additiven Erhöhung von 31%, nämlich +12% in der Masse 2 und + 19% in der
Masse 5). Die Masse 6 zeigt aber eine Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit gegenüber der Masse 1 von 47%.
Diese Erhöhung übertrifft also die additive Wirksamkeit.
Beispiel 2
Es wurde die nachfolgende Grundmasse hergestellt:
Es wurde die nachfolgende Grundmasse hergestellt:
Gew.-Teile
Polyvinylchlorid | 100 |
Weichmacher*) | 55 |
Epoxidiertes Leinsamenöl | 3 |
Ba-Cd-Komplex (Stabilisator) | 2 |
Füllstoff | 12 |
*) Wie in Tabelle Il angegeben.
Die Proben der Masse wurden Flamm- und jj Rauchbildungsuntersuchungen unterworfen. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle Il angegeben.
Probe | Weichmacher | Füllstoff | Flamme | Bewer | Rauch | Bewer |
Nr. | Aus | tung | 7. Durch | tung | ||
breitung | lässigkeit | |||||
(cm) | ||||||
CaCO3 24,9 HO 16 191
MgCO3 17,0 76 34 134
CaCO3 8,6 38 21 176
MgCO3 6,8 31 59 83
CaCO3 13,4 60 13 195
MgCO3 10,1 45 52 98
a. Phthalatestergemisch, hergestellt aus C7, G» und Q !-Alkoholen.
b. Isodecyldiphenylphosphat-
I | Phthalat' |
2 | Phthalaf |
3 | Phosphat1" |
4 | Phosphat" |
5 | PhthalatVPhosphat" (2/3) |
6 | PhthaIafVPhosphatb (2/3) |
Die Werte zeigen eine weitere große Verringerung der Feuer- und Rauchbildung, wenn ein Phosphatweichmacher
mit nur 12 Teilen reaktionsfähigem Modifizie- μ
rungsmittel kombiniert verwendet wird.
Dieses Beispiel erläutert Vergleichswirkungen von Füllstoffen und reaktionsfähigen Modifizierungsmitteln
in Konzentrationen von 30, 60 und 90 Teilen pro 100 TeOe Polymerisat Die Werte zeigen, daß bei sehr hohen
Füllstoffmengen durch das starke Vorhandensein des anorganischen Füllstoffmaterials die Rauch- und
Flammbildung verringert werden kann und daß die reaktionsfähigen Modifizierungsmittel (sofern sie mit
einem Phosphatweichmacher kombiniert sind) bei geringeren Konzentrationen bessere Ergebnisse liefern
als die Füllstoffe bei höheren Konzentrationen. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die
physikalischen Eigenschaften des Harzsystems wesentlich weniger beeinflußt werden als durch Erhöhung der
Füllstoffkonzentration.
Es wurde die nachfolgende Masse hergestellt:
Gew.-Teile
Polyvinylchlorid 100
Isodecyldiphenylphosphat 55
Epoxidiertes Leinsamenöl 5
Triphenylphosphit 1
Bd-Cd-Stabilisator 2
Phenol-Antioxidationsmittel 1
Es wurden verschiedene Füllstoffe und reaktionsfähige Modifizierungsmittel der obigen Formulierung in
Konzentrationen von 30, 60 und 90 Teilen pro 100 Teile
Polymerisat zugegeben. Die verwendeten Additivmaterialien waren:
Teile
I. Kontrolle (kein Additiv) -
2. | CaCO, | 30 | 60 | 90 |
3. | Aluminiumtrihydrat | 30 | 60 | 90 |
4. | Dawsonit | 30 | 60 | 90 |
5. | MgO | 30 | 60 | 90 |
6. | Talkum | 30 | 60 | 90 |
7. | Kaolin | 30 | 60 | 90 |
Die Massen wurden Rauch- und Flammbildungsuntersuchungen unterworfen, wobei die Ergebnisse
nachfolgend angegeben sind.
Flammausbreitung (cm): Kontrolle = 18,0cm
Additiv
30 Teile
60 Teile
90 Teile
2 | 15,2 | 13,2 | 11,4 |
3 | 10,6 | 10,4 | 10,7 |
4 | 8,6 | 5,1 | 5,3 |
5 | 7,9 | 9,4 | 10,9 |
6 | 13,4 | 9.6 | 7,9 |
7 | 13,7 | 10,9 | 7,9 |
Lichtdurchlässigkeit (%) bei maximaler Rauchdichte: Kontrolle = 22
Additiv
30 Teile
60 Teile
90 Teile
2 | 26 | 46 | 60 |
3 | 38 | 42 | 44 |
4 | 59 | 60 | 69 |
5 | 73 | 75 | 78 |
6 | 42 | 65 | 72 |
7 | 36 | 53 | 69 |
Zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäß erzielten überraschenden technischen Fortschritts gegenüber
dem aus der DE-OS 17 69 343 bekannten Stand der Technik wurden Vergleichsversucr r durchgeführt,
aus denen sich die überraschend vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polymerisatrnasse im
Hinblick auf die Rauchbildung und die Brenneigenschaften erkennen lassen.
A) Bei einem ersten Vergleichsversuch wurde eine Polymerisatmasse aus 100 Teilen Polyvinylchlorid,
30 Teilen eines der in der nachstehenden Tabelle IV angegebenen Weichmachers, 5 Teilen epoxidiertem
Sojaöl, 2 Teilen eines Barium/Cadmium-Stabilisators und 30 Teilen Calciumcarbonat als Füllstoff
gebildet und im Hinblick auf die Rauchbildung in einem 0,60 m Flammrohr untersucht. Die hierbei
erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabeiie iV angegeben.
55
Die Werte zeigen, daß die reaktionsfähigen Modifizierungsmittel (No. 4 und 5) die größte Verringerung der
Flamm- und Rauchbildung bei 30 Teilen und nicht bei 60 und 90 Teilen aufweisen, wo die starke Füllstoffmenge
sich nachteilig auswirkt Es ist weiterhin zu erkennen, daß eine größere Verringerung der Rauch- und
Flammhemmung erzielt werden kann, wenn man die reaktionsfähigen Modifizierungsmittel in niederen Konzentrationen
erreicht, als wenn man Füllstoffe in höheren Konzentrationen verwendet
Tabelle | IV | Weichmacher | Rauchentwicklung |
Nr. | (% Lichtdurch | ||
des | lässigkeit bei | ||
Versuchs | maximaler | ||
Rauchdichte) | |||
C7_9-n-Phthalat | 17 | ||
1 | (Kontrollversuch) | ||
1-Äthyl hexyl-di- | 32 | ||
2 | phenylphosphat | ||
Isodecyl-diphenyl- | 32 | ||
3 | phosphat | ||
p-tert.-Butylphenyl- | 13 | ||
4 | diphenyl-phosphat | ||
Triphenylphosphat | 13 | ||
5 | Isopropyliertes Tri- | 6 | |
6 | arylphosphat | ||
Aus der obigen Tabelle ist ohne weiteres zu erkennen, daß die erfindungsgemäU bevorzugt
verwendeten Phosphatester, nämlich die Alkyldiarylphosphate, eine überraschend vorteilhafte
Wirkung entfalten, indem sie gegenüber den anderen untersuchten Weichmachern eine wesentlich
geringere Rauchentwicklung der damit behandelten Polymerisatmasse bewirken.
B) Bei einem weiteren Vergleichsversuch wurde eine Polynierisatmasse aus 100 Teilen Polyvinylchlorid, 50 Teilen eines der in der nachstehenden Tabelle II angegebenen Weichmachers, 20 Teilen eines erfindungsgemäß geeigneten Metallsalzes, nämlich Magnesiumcarbonat 3 Teilen epoxidierten Sojaöls und 2 Teilen eines Barium/Cadmium-Stabilisators gebildet Diese Polymerisatmasse wurde zu einer Folie mit einer Dicke von 0,51 mm verformt und dem NPS-Rauchkammertest unterworfen. Dabei wird die Rauchentwicklung von entzündeten Proben und von schwelenden Proben untersucht Je höher die bei dieser Untersuchung ermittelten Zahlenwerte sind, um so größer ist die Rauchentwicklung der untersuchten Probe.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V zusammen gestellt
B) Bei einem weiteren Vergleichsversuch wurde eine Polynierisatmasse aus 100 Teilen Polyvinylchlorid, 50 Teilen eines der in der nachstehenden Tabelle II angegebenen Weichmachers, 20 Teilen eines erfindungsgemäß geeigneten Metallsalzes, nämlich Magnesiumcarbonat 3 Teilen epoxidierten Sojaöls und 2 Teilen eines Barium/Cadmium-Stabilisators gebildet Diese Polymerisatmasse wurde zu einer Folie mit einer Dicke von 0,51 mm verformt und dem NPS-Rauchkammertest unterworfen. Dabei wird die Rauchentwicklung von entzündeten Proben und von schwelenden Proben untersucht Je höher die bei dieser Untersuchung ermittelten Zahlenwerte sind, um so größer ist die Rauchentwicklung der untersuchten Probe.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V zusammen gestellt
Nr. des
Versuchs
Versuchs
Rauchentwicklung
brennend schwelend
brennend schwelend
Durchschnittswert
2-Äthylhexyl-diphenyI-phosphat
p-tert-Butyl-phenyl-diphenyl-phosphat
126
80
93
160
180
225
120
105
115
123
65
72
127
144
170
Aus der obigen Tabelle V ist ohne weiteres zu erkennen, da2 die Versuche 2 und 3, bei denen die
erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Alkyldiarylphosphate
als Weichmacher verwendet wurden, sprunghaft verbesserte Ergebnisse hinsichtlich der Rauchentwicklung
im Vergleich zu den herkömmlichen Weichmachern
liefern.
Es liefert demgemäß die Kombination des Alkyvdiarylphosphats
mit dem reaktionsfähigen Modifizierungsmittel eine wesentlich verringerte Rauch- und
Flammwirkung bei gesenkten Füllstoff- und hohen Phosphatesterkonzentrationen in dem Weichmacher,
wodurch es möglich ist, Halogen enthaltende Polymerisatma-jsen
mit guten physikalischen Eigenschaften herzustellen.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung
eines besonderen Alkyldiarylphosphats mit einem besonderen reaktionsfähigen Modifizierungsmittel eingeschränkt
wird. Es sind viele Kombinationen von reaktionsfähigem Modifizierungsmittel und Alkyldiarylphosphat
sowie Gemische von reaktionsfähigem Modifizierungsmittel und Alkyldiarylphosphat vorgesehen.
Es ist weiter darauf hinzuweisen, daß das Alkyldiarylphosphat
und das reaktionsfähige Modifizierungsmittel mit Standardhilfsmitteln wie Stabilisierungsmitteln,
UV-Absorptionsmitteln, Fließkontrollmitteln, Farbstoffen und dergleichen gemischt werden können.
Bei polymeren Systemen, die eine wirksame Konzentration an Alkyldiarylphosphatweichmacher enthalten,
ist es nur notwendig, eine geeignete Menge reaktionsfähiges Modifizierungsmittel, wie hier vorgesehen, zuzugeben,
um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
In ähnlicher Weise ist es in polymeren Systemen, die ein reaktionsfähiges Modifizierungsmittel enthalten, nur
notwendig, eine geeignete Menge an Alkyldiarylphosphat, wie hier vorgesehen, einzubringen.
Obgleich in den Beispielen 1 bis 4 Polyvinylchloridsysteme
verwendet wurden, können ähnliche Ergebnisse mit anderen Halogen enthaltenden Polymerisatsystemen
erzielt werden, ob sie nun in Form von Beschichtungen, Gegenständen, geschäumten Produkten,
Piastisolen, Organosolen und dergleichen vorliegen.
hinsichtlich Rauch- und Flamm- bzw. Feuerbildung nach der vorliegenden Erfindung gehemmt werden können,
einfaches ungemischtes homopolymeres Vinylchlorid oder Mischpolymerisate oder Terporymerisate, bei
denen die polymere Struktur des Polyvinylchlorids in Abständen mit Resten anderer äthylenisch ungesättigter
Verbindungen, die damit mischpolymerisierbar sind,
unterbrochen sind. Es werden die wesentlichen Eigenschaften der polymeren Struktur von Polyvinylchlorid
beibehalten, nenn nicht mehr als etwa 40% eines
Comonomeren damit mischpolymerisiert wird. Zu geeigneten Comonomeren gehören die Vinylhalogenide
wie Vinylbromid oder Vinylfluorid, Vinylester wie Vinylacetat, Vinylchloracetat, Vinylbutyrat und die
Fettsäurevinylester, Vinylalkylsulfonate, Trichloroctylen,
Vinyläther wie Vmyläthyläther, Vinylisopropyläther und Vinylchloroctyläther, aromatische und cyclische
ungesättigte Verbindungen wie Styrol, die Mono- und Polychlorstyrole, Coumaron, Indol, Vinylnaphthalin,
Vinylpyridin, Vinylpyrrol, Acrylsäure und ihre Derivate
wie Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat,
Äthylchloracrylat, Acrylnitril und Methacrylnitril, Vinylidenverbindungen
wie Vinylidenchlorid, Vinylidenbromid, ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Äthylen,
Propylen und Isobutene, Allylverbindungen wie Allylacetat,
Allylchlorid und Allyläthyläther, konjugierte und vernetzte äthylenisch ungesättigte Verbindungen wie
Butadien, Isopren, Chloropren, 23-Dimethylbutadien-1,3,
Piperylen, Divinylketon und Ester wie Diäthylmale-
atundDiäthylfumarat
Zu spezifischen Mischpolymerisaten, denen nach der vorliegenden Erfindung Feuerhemmung verliehen werden
kann, gehören Vinylchlorid/Vinylacetat-, Äthylen/
Vinylchlorid/Vinylacetat-, Äthylen/Vinylchlorid/Acryl-
nitril-Mischpolymerisate und dergleichen.
In ähnlicher Weise gehören zu anderen Halogen enthaltenden Polymerisaten, die nach der vorliegenden
Erfindung vorgesehen sind, halogenierte Olefine, zum Beispiel chloriertes Polyäthylen und chloriertes Poly-
propylen, halogenierte Diolefine, zum Beispiel Chloropren, chlorierte Paraffine und chlorsulfonierte Polyolefine,
zum Beispiel chlorsulfoniertes Polyäthylen und dergleichen, sowie Polyblendi solcher Halogen enthaltender
Polymerisate mit nicht-halogenierten Harzen.
030 125/140
Claims (1)
- Patentanspruch:Halogen enthaltende Polymerisatmasse mit verringerter Rauchbildung und erhöhter Feuerfestigkeit, enthaltenda) einen aromatischen Phosphatester undb) einen Füllstoff auf der Grundlage eines Oxids, eines Hydroxids oder eines Salzes eines Metalls oder Gemischen davon,dadurch gekennzeichnet, daß sie als aromatischen Phosphatester ein Alkyldiarylphosphat enthält
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US317040A US3869420A (en) | 1972-12-20 | 1972-12-20 | Smoke-retardant halogen-containing polymer systems |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2363311A1 DE2363311A1 (de) | 1974-06-27 |
DE2363311B2 true DE2363311B2 (de) | 1980-06-19 |
DE2363311C3 DE2363311C3 (de) | 1987-06-19 |
Family
ID=23231842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2363311A Granted DE2363311B2 (de) | 1972-12-20 | 1973-12-19 | Halogen enthaltende Polymerisatmasse mit verringerter Rauchbildung und erhöhter Feuerfestigkeit |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3869420A (de) |
JP (1) | JPS49102772A (de) |
BE (1) | BE808824A (de) |
CA (1) | CA1044837A (de) |
DE (1) | DE2363311B2 (de) |
FR (1) | FR2211491B1 (de) |
GB (1) | GB1432860A (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985706A (en) * | 1975-03-24 | 1976-10-12 | The Firestone Tire & Rubber Company | Smoke-retardant for chlorinated polyethylene and vinyl chloride polymers |
US3975356A (en) * | 1975-06-02 | 1976-08-17 | The B. F. Goodrich Company | Smoke retardant vinyl chloride and vinylidene chloride polymer compositions |
US3957723A (en) * | 1975-06-27 | 1976-05-18 | The Firestone Tire & Rubber Company | Flame and smoke retardants for polyvinyl chloride |
JPS5847420B2 (ja) * | 1975-11-18 | 1983-10-22 | 東レ株式会社 | ナンネンセイポリエステルジユシソセイブツ |
US4048263A (en) * | 1975-12-29 | 1977-09-13 | Monsanto Company | Rubber modified fire retardant polymer compositions |
US4098748A (en) * | 1976-08-16 | 1978-07-04 | Amax Inc. | Plasticized polyvinyl chloride resin composition containing molybdenum flame retardant and antimony compound smoke suppressant agent |
US4360624A (en) * | 1976-10-14 | 1982-11-23 | Anzon America, Inc. | Smoke and fire retardants for halogen-containing plastic compositions |
US4173561A (en) * | 1977-01-12 | 1979-11-06 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Flame retardant polymer composition |
US4085081A (en) * | 1977-02-04 | 1978-04-18 | Armstrong Cork Company | "Smoke-suppressant polyhalocarbon polymer compositions containing as plasticizer an unsaturated derivative of an ester polyol" |
US4136135A (en) * | 1977-03-03 | 1979-01-23 | Monsanto Company | Styrene/maleic anhydride copolymers |
EP0000240B1 (de) * | 1977-06-17 | 1983-01-12 | Monsanto Europe S.A./N.V. | Phosphatester Zusammensetzungen und Verfahren zu deren Herstellung |
US4141931A (en) * | 1977-06-20 | 1979-02-27 | Monsanto Company | Nitrogenous polymer composition emitting reduced amounts of hydrogen cyanide on combustion |
EP0012107B1 (de) * | 1978-11-15 | 1983-06-22 | Ciba-Geigy Ag | Flammgeschützte, plastifizierte PVC-Mischung |
US4280945A (en) * | 1979-11-05 | 1981-07-28 | Stauffer Chemical Company | Vinyl chloride compositions plasticized with meta-tertiary-butylphenyl diphenyl phosphate |
US4670494A (en) * | 1985-07-30 | 1987-06-02 | Gary Chemical Corp. | Flame retardant low smoke poly(vinyl chloride) thermoplastic composition |
JPS63162749A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-06 | Nippon Carbide Ind Co Ltd | 軟質難燃樹脂組成物 |
US4892683A (en) * | 1988-05-20 | 1990-01-09 | Gary Chemical Corporation | Flame retardant low smoke poly(vinyl chloride) thermoplastic compositions |
JPH02215850A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-28 | Achilles Corp | 難燃性塩化ビニル系樹脂組成物 |
FR2661183B1 (fr) * | 1990-04-20 | 1992-07-03 | Rhone Poulenc Chimie | Compositions stabilisees de polymere halogene. |
FR2661182B1 (fr) * | 1990-04-20 | 1992-07-03 | Rhone Poulenc Chimie | Compositions stabilisees de polymere halogene. |
US5582873A (en) * | 1994-08-04 | 1996-12-10 | Carol M. Botsolas | Acid scavenger stabilized halogen containing organic polymers and method for processing |
US5739188A (en) * | 1994-10-14 | 1998-04-14 | Desai; Nirav | Thermoplastic polymer compositions with improved processability and method of processing |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1633067A (en) * | 1926-01-02 | 1927-06-21 | Du Pont Viscoloid Co | Fireproofed product and the production thereof |
US2168587A (en) * | 1934-01-12 | 1939-08-08 | Celluloid Corp | Solvent and solution of cellulose esters |
US2407668A (en) * | 1942-06-20 | 1946-09-17 | Leatherman Martin | Fire resistant coating compsition |
US2561493A (en) * | 1945-09-13 | 1951-07-24 | Celanese Corp | Plasticized and stabilized cellulose acetate |
US2504120A (en) * | 1947-06-05 | 1950-04-18 | Monsanto Chemicals | Plasticized polyvinyl compositions |
US2557089A (en) * | 1948-01-02 | 1951-06-19 | Monsanto Chemicals | Compositions comprising a polymerized vinyl chloride resin plasticized with monoalkyl diaryl phosphate esters |
US2575686A (en) * | 1948-02-24 | 1951-11-20 | Lockheed Aircraft Corp | Heat-and flame-resistant resinous refractories |
US2789100A (en) * | 1953-02-24 | 1957-04-16 | Union Carbide & Carbon Corp | Stabilized vinyl chloride compositions |
GB1077108A (en) * | 1963-09-06 | 1967-07-26 | Tenneco Chem | Improvements in or relating to a heat and light stable resinous composition |
AT295163B (de) * | 1968-05-11 | 1971-12-27 | Kabel Metallwerke Ghh | Verfahren zur Herstellung eines brandsicheren Werkstoffes aus gefüllten Polymeren |
US3658579A (en) * | 1970-04-15 | 1972-04-25 | Monsanto Co | Flame-retardant, bonded nonwoven fibrous product employing a binder comprising an ethylene/vinyl chloride interpolymer and an ammonium polyphosphate |
US3682692A (en) * | 1970-12-04 | 1972-08-08 | Michigan Chem Corp | Flame retardant nylon-containing material |
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