DE2546668A1

DE2546668A1 - Selbstloeschende kunststoffmasse

Info

Publication number: DE2546668A1
Application number: DE19752546668
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Ichikawa; Saburo Moriwaki; Shigekazu Ohi; Hiroshi Yui
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1974-10-18
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1976-04-29
Also published as: US4067847A; GB1479083A; NL7512126A

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstlöschende Kunststoffmasse mit einem thermoplastischen Kunststoff und Magnesiumhydroxid, welches beim Extrudieren oder beim Spritzgießen keine Silberstreifen bildet.

In jüngster Zeit ist der Bedarf nach flammfesten Materialien für elektrische Haushaltsgeräte erheblich gestiegen. Es ist bekannt, thermoplastische Kunststoffe zur Flammfestausrüstung mit Antimontrioxid, einem Halogenid oder einem Vinylehloridharz zu vermischen oder ein Vinylchloridmonomeres einzupolymerisieren. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß sich im Falle einer Verbrennung toxische und korrodierende Gase entwickeln.

Es wurden selbstlöschende Kunststoffmassen untersucht, welche mehr als 45 Gew.-% Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder einen Komplex aus Magnesiumhydroxid und Magnesiumcarbonat sowie Polypropylen oder Polyäthylen enthalten und welche insbesondere 55 - 25 Gew.-% eines Polyolefins und 45 - 75 Gew.-% Magnesiumhydroxid und ein Metallsalz einer Fettsäure enthalten. Eine solche Masse wird durch Extrudieren verformt. Der Schmelzindex wird unterhalb eines vorbestimmten Viertes gehalten. Wenn man Magnesiumhydroxid mit einem Polyolefin kombiniert, so erzielt man eine flammhemmende Wirkung, ohne Bildung von toxischen Gasen und ohne jegliche Toxizität, so daß derartige Kunststoffmassen gegenüber herkömmlichen Kunststoffmassen einen erheblichen Vorteil zeigen. Es ist jedoch schwierig, die Fließfähigkeit der geschmolzenen Kunststoffmasse in einem Bereich

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zu halten, innerhalb dessen die herkömmlichen Formverfahren · anwendbar sind, z. B^das herkömmliche Spritzgußverfahren oder das herkömmliche Extrudierverfahren. Darüber hinaus zeigen die daraus hergestellten Formkörper ein unschönes Aussehen. Insbesondere bilden sich Silberstreifen. Es ist ferner bekannt, daß durch Zumischen von Ruß (feines Kohlenstoffpulver) die flammhemmenden Eigenschaften eines thermoplastischen Kunststoffs beeinträchtigt werden. Wenn man eine große Menge eines anorganischen Füllstoffs einem thermoplastischen Kunststoff zusetzt, so werden die flammhemmenden Eigenschaften verbessert. Wenn man Magnesiumhydroxid zumischt, so sind die flammhemmenden Eigenschaften ausgezeichnet. Wenn man jedoch die erhaltene Kunststoffmasse anzündet, so brennt diese ab.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstlöschende Kunststoffmasse zu schaffen, welche eine normale Fließfähigkeit aufweist und welche insbesondere hinsichtlich der Fließfähigkeit in der Schmelze, hinsichtlich des Aussehens daraus hergestellter Formkörper und insbesondere der Ausbildung von Silberstreifen gegenüber einer herkömmlichen durch Zumischen von Magnesiumhydroxid zu einem thermoplastischen Kunststoff hergestellten Kunststoffmasse verbesserte Eigenschaften aufweist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstlöschende Kunststoffmasse zu schaffen, welche keinerlei Toxizität aufv/eist und bei Verbrennungsvorgängen keine toxischen Gase bildet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstlöschende Kunststoffmasse zu schaffen, welche im Vergleich zu herkömmlichen Magnesiumhydroxid enthaltenden thermoplastischen Kunststoffmassen verbesserte flammhemmende Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine selbstlöschende Kunststoffmasse gelöst, welche 55 - 25 Gew.-^ eines thermoplastischen Kunststoffs mit einem Schmelzindex von 10 - 0,1'g/ 10 min und 45 - 75 Gew.-% Magnesiumhydroxid aufv/eist, wobei

ein spezielles Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen

ο Oberfläche von weniger als 45 m /g verwendet wird, so daß

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die Ausbildung von Silberstreifen beim Extrudieren oder beim Spritzgießen vermieden wird. Ferner wird erfindungsgemäß,
eine selbstlöschende Kunststoffmasse geschaffen, welche,
0,05 - 20 Gew.-Teile eines feinen Kohlenstoffpulvers bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge des thermoplastischen
Kunststoffs aufweist, sowie Magnesiumcarbonat.

Die jeweils erforderliche spezifische Oberfläche des Magnesiumhydroxids hängt ab vom Schmelzindex des thermoplastischen Kunststoffs. Im folgenden seien einige optimale Bereiche angegeben.

Extrudierf priming:

(1) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

38 - 45 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von mehr als 8 g/10 min.

(2) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

40 - 33 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von 8 - 4 g/10 min.

(3) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

36 - 28 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von 4-1 g/10 min.

(4) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

32 - 25 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1 - 0,1 g/10 min.

Spritzgießen:

(1) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

30 - 22 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von mehr als 10 g/10 min.

(2) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

25 - 18. m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10-6 g/10 min.

(3) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei

22 - 10 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von 6 - 3'g/10 min.

(4) Die optimale spezifische Oberfläche liegt bei weniger

als 20 m /g für Polypropylen mit einem Schmelzindex von. 3 - 1 g/10 mi

Die optimalen spezifischen Oberflächen der anderen Polymeren liegen im wesentlichen in den gleichen Bereichen. Die optimale spezifische Oberfläche sinkt mit abnehmendem Schmelzindex des Polymeren.

Erfindungsgemäß kommen u. a. die folgenden thermoplastischen Polymeren in Frage: Polypropylen, Propylen-Ä'thylen-Copolymere, Polyäthylen, Äthylen-Propylen-Copolymere,* Äthylen-Vinylacetat-Copolymere, Polystyrol, Acrylnitril-Buta'dien-Styrol-Copolymere, Acrylnitril-Styrol-Copolymere oder dgl. Insbesondere "bevorzugt sind Polyolefine, wie Polypropylen, Propylen-lthylen-Blockcopolymere, statistische Propylen-Äthylen-Copolymere, Polyäthylen hoher Dichte oder niedriger Dichte oder dgl., da diese bei der Verbrennung keine toxischen oder korrodierenden Gase '· liefern.

Erfindungsgemäß werden spezielle Magnesiumhydroxide mit einer

spezifischen Oberfläche von weniger als 45 m /g, vorzugsweise

ρ Ο

von 25 - 45 m /g und insbesondere von 30-4Om /g für die

2 Extrudierformung und von vorzugsweise weniger als 30 m /g und insbesondere weniger als 20 m /g für das Spritzgießen verwendet. Die spezifische Oberfläche wird durch Adsorption von Stickstoff an der Oberfläche einer Probe bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs gemessen ("Funtai no Sokutai", Seite 123, Verlag Sangyo ToBho.). Magnesiumhydroxid mit einer geringen spezifischen Oberfläche kann hergestellt werden durch' Zugabe von konzentrierter Mutterlauge der Kochsälzgewinnung (Bittern) oder durch Zugabe von Keimen des Magnesiumhydroxids unter heftigem Rühren, wenn man ein Alkalihydroxid, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid hinzugibt und dann wird die Reaktionsmischung während einer langen Zeitdauer bei 60 - 100 ⁰C und vorzugsweise bei 70 - 80. ⁰C stehengelassen. Bei dem herkömmlichen Verfahren gibt man Alkalihydroxid zu Meerwasser oder Mutterlauge (Bittern) unter langsamem Rühren und unter Stehenlassen bei einer Temperatur von Zimmertemperatur bis 60 ⁰C. Die spezifische Oberfläche des erhaltenen Magnesium-,

hydroxide ist dabei jedoch sehr groß (60 - 110 m /g) und zeigt

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stärkt Fluktuationen, so daß man damit kaum Massen mit stabiler Fließfähigkeit erhält. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Magnesiumhydroxid-Herstellung gelingt es, die spezifische Oberfläche des Magnesiumhydroxids zu senken, sowie die Fluktuationen der spezifischen Oberfläche zu verringern. Gewünschte selbstlöschende Kunststoffmassen kann man erhalten, wenn man ein spezielles Magnesiumhydroxid mit einer geringen spezifischen Oberfläche und mit einer geringen Fluktuation der spezifischen Oberfläche verwendet.

Im folgenden seien die Unterschiede des erfindungsgemäßen Verfahrens und des herkömmlichen Verfahrens der Magnesiumhydroxidher stellung gegenübergestellt.

verbessertes Verfahren herkömmliches Verfahren

Ausgangsmaterial Zugabe von konzentrier- Meerwasser oder

ter Mutterlauge (Bit- Bittern tern) oder Keimen von Mg(OH)₂

langsam 12 h

Zimmertemperatur bis etwa 60 ⁰C

spezifische Oberfläche

des Magnesiumhydro- ₀ ₉

xids (Durchschnitt) 20 - 40 jar/g 60 - 110 πΓ/g

10 - 25 m²/g

Der durchschnittliche Durchmesser des Magnesiumhydroxids kann naeh Wunsch ausgewählt werden und liegt gewöhnlich im Bereich von 0,1 - 50 ii und vorzugsweise im Bereich von 0,5 - 30 μ.

Rühren	heftig	h
Altern	60-96
Temperatur der		⁰C
Alterung	70 - 80

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Die folgenden Zusatzstoffe können der erfindungsgemäßen Kunststoffmasse "beigegeben werden:

(1) Antioxidantien, Mittel zur Absorption von ultravioletten Strahlen, Mittel zur Inhibierung der Kupfertoxizität;

(2) verschiedene Pigmente, wie Titanoxid, Ruß oder dgl.;

(3) Gleitmittel, wie Metallsalze der Fettsäuren, z. B. Calciumstearat; Paraffinwachs, Fettsäureester, wie Ester mehrwertiger Alkohole, z. B. Glycerin oder dgl.;

(4) Dispersionsmittel, wie Stearinsäureamid;

(5) anorganische Füllstoffe, wie Calciumcarbonat, Calciumoxid, Talkum, Ton, Diatomeenerde, Zinkoxid, vulkanischer Bimsstein, Bariumsulfat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Glasfasern oder dgl. Der Gehalt an diesen anorganischen Füllstoffen sollte begrenzt werden, um eine Minderung der Flammfestwirkung des Magnesiumhydroxids zu- vermeiden.

Zur Verbesserung der Schlagfestigkeit oder dgl. ist es möglich, eine Kautschukkomponente zuzusetzen, z. B. einen Äthylen-Propylen-Kautschuk, Isopren, Chloropren oder dgl.

Bei der Vermischung dieser Komponenten können herkömmliche Mischeinrichtungen, wie Walzenmühlen, Bumbury-Mischer, uniaxiale Extruder, biaxiale Extruder oder dgl. verwendet werden. Die Temperatur des Mischvorgangs sollte oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Polymeren liegen und unterhalb der thermischen Zersetzungstemperatur des Magnesiumhydroxids. Erfindungsgemäß kann man die Nachteile einer verminderten Fließfähigkeit, einer Instabilität und einer Bildung von Silberstreifen durch Zugabe von Magnesiumhydroxid vermeiden. Die erhaltenen Produkte zeigen eine Selbstlöschwirkung und daraus hergestellte Formkörper haben ein gutes Aussehen. Diese können leicht durch Extrudieren oder Spritzgießen hergestellt v/erden.

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Erfindungsgemäß kann man Magnesiumhydroxid mit einem durch- * schnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 - 50 μ und » vorzugsweise von 0,2 - 20 μ und insbesondere von 0,2 - JZ p. verwenden. Palis erwünscht, kann die Oberfläche des Magnesiumhydroxids modifiziert werden. Eine solche Oberflächenmodifizierung kann man erzielen, wenn man ein Modifiziermittel, z. B. ein oberflächenaktives Mittel bei der Herstellung verwendet. Es ist jedoch bevorzugt, die Oberfläche nach mechanochemischen Verfahren unter Verwendung eines Monomeren oder eines Oligomeren zu modifizieren.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird feines Kohlenstoffpulver mit dem thermoplastischen Polymeren und dem Magnesiumhydroxid vermischt. Das feine Kohlenstoffpulver kann mehr als 70 Gew.-% Kohlenstoff komponenten umfassen und es hat einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 mu - 10 ja. Es kann sich um Aktivkohle, Ruß, Graphit oder dgl. handeln. Das Verhältnis des thermoplastischen Polymeren zum Magnesiumhydroxid kann im Bereich von 65 - 20 Gew,-% : 35 80 Gew.-?S und insbesondere im Bereich von 55 - 25 Gew.-% : 45 75 Gew.-% liegen. Die Menge des feinen Kohl ens to f f pulver s liegt gewöhnlich im Bereich von 0,05 - 20 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge des thermoplastischen Polymeren und des Magnesiumhydroxids. Wenn die Menge an feinem Kohlenstoffpulver unterhalb 0,05 Gew.-Teilen liegt, so beobachtet man keine Verbesserung der Flammhemmung. Wenn mehr als 20 Gew.-Teile zugegen sind, so ist die Formbarkeit der Masse herabgesetzt. Das feine Kohlenstoffpulver kann nach herkömmlichen Mischverfahren zügemischt werden. Im folgenden soll die Beziehung zwischen der Menge des feinen Kohlenstoffpulvers und den Selbstlöscheigenschaften der Masse erläutert werden. Dabei ist die Menge des Magnesiumhydroxids als Verhältnis des Magnesiumhydroxids zum thermoplastischen Polymeren angegeben. Die Menge des feinen Kohlenstoffpulvers ist in Gewichts-· teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile des thermoplastischen Polymeren und des. Magnesiumhydroxids angegeben. Als thermoplasti-, sehe Polymere kann man Polyolefine verwenden, wie Polypropylen,

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Polyäthylen, Äthylen-Propylen-Copolymere oder dgl.

(1) 35 Gew.-% Magnesiumhydroxid

Durch Zugabe von mehr als 3 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver wird die Flaminfestausrüstung verbessert und man erzielt eine Selbstlöschwirkung gemäß ASTM D-635.

(2) 43 Gew.-^ Magnesiumhydroxid

Durch Zugabe von mehr als 3 Gew,-Teilen Ruß wird eine Verbesserung des HB-Wertes auf V-1 im vertikalen UL-94-Test erzielt (3,2 mm Dicke), Die Selbstlöschwirkung wird, durch Zugabe von mehr als 5 Gew.-Teilen Ruß verbessert und die erhaltene Masse ist nicht entflammbar gemäß ASTM D-635.

(3) 48 Gew.-^ Magnesiumhydroxid

Durch Zugabe von mehr als 0,5 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver wird der HB-Wert auf V-1 beim vertikalen UL-94-Test (3,2 mm Dicke) verbessert. Durch Zugabe von mehr als 3 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver wird der HB-Wert bei dem gleichen Test (2,5 mm Dicke) auf V-1 verbessert.

(4) 53 Gew.-% Magnesiumhydroxid

Durch Zugabe von 0,1 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver wird der HB-Wert bei dem gleichen Test (2,5 mm Dicke) auf V-1 verbessert. Durch Zugabe von mehr als 0,3 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver beobachtet man beim gleichen Test (3,2 mm Dicke) eine Verbesserung von V-1 auf V-O. ■

Durch Zugabe von mehr als 3,0 Gew.-Teilen Kohlenstoffpulver erzielt man bei dem gleichen Test (2,0 mm Dicke) eine Verbesserung von HB auf V-1.

(5) 63 Gew.-% Magnesiumhydroxid ' .

Durch Zugabe von 0,05 Gew.-Teilen Kohlenstoff pulver beobachtet man bei dem gleichen Test (2,0 mm Dicke) eine Verbesserung deB HB-Werteß auf V-1. • Durch Zugabe von mehr als 3,0 Gew.-Teilen Kohlenstoff-

pulver beobachtet man bei dem gleichen Test (2,0 mm • Dicke) eine Verbesserung des HB-Wertes auf V-O.

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Die Wirkung der Zugabe des feinen Kohlenstoffpulvers in Richtung auf eine Verbesserung der Flammschutzeigenschaften "beruht auf einem synergistischen Effekt der thermischen Zersetzung des Magnesiumhydroxids in dem thermoplastischen Polymeren und des feinen Kohlenstoffpulvers. Wenn man anstelle des feinen Kohlenstoffpulvers Kieselgel mit einer großen spezifischen Oberfläche zusetzt, so "beobachtet man keine Verbesserung der Flammschutzwirkung. Diese Tatsache zeigt, daß das feine Kohlenstoffpulver bei der thermischen Zersetzung des Magnesiumhydroxids eine synergistische Wirkung entfalten muß. Hinsichtlich des Mechanismus wird angenommen, daß an der Verbrennungsoberfläche ein nicht entflammbarer PiIm gebildet wird, und zwar aufgrund einer komplizierten Wechselwirkung zwischen dem feinen Kohl ens to ff pulver und den Hydroxylgruppen des Magnesiumhydroxids. Hierdurch wird eine interne Verbrennung verhindert.

Mapnesiumhydroxidherstellung Nr. 1;(verbessertes Verfahren)

In einen 2 1 Kolben gibt man 1 1 Bittern (3,25 Gew.-$ Magnesiumgehalt) . Hierzu gibt man unter Rühren während 60 h tropfenweise eine äquivalente Menge von Natriumhydroxid in 270 ml einer wässrigen Lösung. Die Temperatur des Kolbens wird auf 70 ⁰C gehalten. Nach dieser Zugabe wird die Mischung während 4 h stehengelassen. Der Niederschlag wird abgetrennt, getrocknet und gemahlen. Die spezifische Oberfläche beträgt 34 m²/g.

Magnesiumhydroxidherstellung Nr. 2; (verbesserte Methode}

In einem 2 1 Kolben mischt man 500 ml Bittern gemäß Herstellungsverfahren Nr. 1 mit 1,5 Gew.-$> einer Aufschlämmung von Magnesiumhydroxid (32 Gew.-^ Feststoffgehalt; 63 m /g spezifische Oberfläche des Magnesiumhydroxids; hergestellt durch tropfenweise Zugabe von 17,5 ml Calciumhydroxid (äquivalente Menge) zu 500 ml Meerwasser mit einem Magnesiumgehalt von 0,13 Gew.-^ während 12 h und nachfolgendes Stehenlassen während 4 h und Abtrennen der liberstehenden Flüssigkeit).

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270 ml einer äquivalenten Menge Calciumhydroxid werden tropfenweise unter Rühren während 96 h zu der Mischung gegeben. Die Temperatur des Kolbens wird auf 80 ⁰C gehalten. Nach dieser Zugabe wird die Mischung während 4 h stehengelassen. Der Niederschlag wird abgetrennt, getrocknet und gemahlen.

Die spezifische Oberfläche beträgt 19m /g. Magnesiumhydroxidherstellung Nr. 3: (herkömmliches Verfahren)

In einen 2 1 Kolben gibt man 500 ml Meerwasser (0,13 Gew.-^ Magnesiumgehalt) und 17,5 ml einer wässrigen Lösung von Calciumhydroxid (äquivalente Menge) werden tropfenweise unter Rühren während 6 h bei 50 ⁰C hinzugegeben. Nach dieser Zugabe wird die Mischung während 4 h stehengelassen. Der Niederschlag wird abgetrennt, getrocknet und gemahlen. Die spezifische Oberfläche beträgt 85 m /g.

Magnesiumhydroxidherstellung Nr. 4: (herkömmliches Yerfahren)

Das Herstellungsverfahren Nr. 3 wird wiederholt, wobei man Bittern (3,25 Gew.-% Magnesiumgehalt) anstelle von Meerwasser

verwendet. Die spezifische Oberfläche beträgt 47 m /g.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

40 Gew.-$> Polypropylen (Schmelzindex = 8 g/10'min) und 60 Gew.-% Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche von 19 m /g (Herstellung Nr. 2) und 1,8 Gew.-Teile Calciumstearat als Gleitmittel bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtkomponenten werden vermischt und pelletisiert, wobei man eine Kunststoffmasse mit einem Schmelzindex von 1,5 g/10 min erhält. Die *

Pellets werden bei 250 ⁰C unter einem Primärdruck von

ο
820 kg/cm mit einer Spritzgußmaschine geformt. Die Masse ist" ausgezeichnet formbar und die Formkörper zeigen ein gutes.Aus-

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sehen. Die Spritzgußformbarkeit ist gut. Wenn man andererseits Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche von 34 m²/g (Herstellung Nr. 1) in einer Kunststoffmasse de* gleichen Zusammensetzung verwendet und die Mischung unter den gleichen Bedingungen durchmischt und pelletisiert, so erhält man eine Kunststoffmasse mit einem Schmelzindex von 0,05 g/10 min. Wenn man die Pellets dieser Masse verwendet, so ist die Spritzguß-Formbarkeit etwas schlechter (ein Primärdruck von mehr als 950 kg/cm ist erforderlich) und es erscheint auf der Oberfläche ein Silberstreifen, wodurch das Aussehen des Produkts beeinträchtigt wird. Die Extrudierbarkeit ist gut. Die Brennbarkeit des Formkörpers beträgt 94 V-O.

Wenn man andererseits jeweils ein Magnesiumhydroxid mit einer

ρ ρ

spezifischen Oberfläche von 85 m/g oder 47 m /g (Herstellung Nr. 3 und Nr. 4) in der gleichen Masse einsetzt und die Mischung unter den gleichen Bedingungen vermischt und pelletisiert, so erzielt man eine Kunststoffmasse mit einem Schmelzindex von weniger als 0,01 g/10 min. Diese läßt sich nur schwer spritzgießen oder extrudieren.·

Beispiel 2

Es wird jeweils ein Magnesiumhydroxid mit der in Tabelle 1 angegebenen spezifischen Oberfläche mit Polypropylen, Propylen-Äthylen-Copolymerem, Polyäthylen hoher Dichte oder Polystyrol gemäß Tabelle 1 vermischt und pelletisiert. Mit den Pellets der jeweils erhaltenen Kunststoffmasse wird ein Spritzgußverfahren und ein Extrudierverfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Wenn man ein Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche von mehr ·

als 45 m /g, hergestellt nach einem herkömmliehen Herstellungs-• verfahren, verwendet, so läßt sich die erhaltene Kunetstoff- '-. masse kaum im Spritzgußverfahren oder Extrudierverfahren formen.

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Wenn man ein Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Ober-

Q OO

flache von weniger als 45 m /g verwendet (34 m /g und 19 m /g), hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, so läßt
sich die Kunststoffmasse im Spritzgußverfahren formen.
Wenn man ein Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Ober-

p Ο

fläche von weniger als 20 m /g (19 m /g) verwendet, so zeigt die Oberfläche des Eormproduktes keine Silberstreifen und das Aussehen ist gut. Das erhaltene Produkt hat Selbstlöscheigenschaften.

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6098

Polymeres

Gew. -ft

Magne s iumhydr oxi d

. spez.
Ober
fläche
(m /g)

Gew. -%

Tabelle

1

Spritzguß

Aus
sehen

Fließfähig
keit

Brennbarkeit

ASTM
D-635
2 mm
Dicke

d

—* »

Typ

VJ-

Herst
Nr.

Form-
bark.

Schmelzindex
g/10 min

UL 94
3,2 mm
Dicke

ί

Polyprc

55
55

34
19

45
45

Formverfahren

schlec]
gut

selbst
löschen
Il

ο Vgl.
(O
If«,

len
Il

40

1
2

34

60

Extru
dieren

mäßig
gut

schlec:

it 0,2
2,7

94 HB
It

It

Bsp.

It

40

1

19

60

mäßig

gut

it 0,03

94 V-O

It

Il

55

2

85

45

gut
mäßig

•gut

IX

0,8

ti

selbst
löschend

ti

Il

55

3

47

45

gut

nicht
formbc

—

^0,01

94 HB

Il

Bsp.

It

40

4

85

60

gut

ti

-

Il

It

Il

40

3

47

60

nicht
formbar

It

-

It

94 V-O

ti

It

ti

55

4

34

45

Il

schlec]

It

Il

selbst
löschend

<n

It

PE-Co-
polymei

55

1

19

45

It

mäßig

gut

tit 0,1

94 HB

ti

CD

It

40

2

34

60

It

gut

mäßig

2,1

It

cn
OD

ti

40

1

19

60 '

gut

mäßig

gut

0,02

94 V-O

ti

Il

2

mäßig

gut

0,7

11

gut

gut ·

]

Vgl.

Fortsetzung

Gew.

Tabelle 1

spez.
Ober
fläche
(m²/g)

Gew.-^

Formverfahr en

Spritzguß

Aus
sehen

- 14 -

Brennbarkeit

ASTM
D-635
2 mm
Dicke

Il

55

85

45

Extru
dieren

Porm-
bark.

tr

Fließfähigkeit

UL 94
3,2 mm
Dicke

selbst·-
löschend

It

55

47

45

nicht
formbar

nicht
formbe

schlecht

Schmelzindex
- g/10 min

94 HB

Il

Polymeres

40

85

60

Il

-

<0,01

It

Bsp.

Typ

40

47

60

Il

-

tt

94 V-O

Il

609

It

PE-Cο-
ρο Iy-
mer

55

34

45

Il

■II

schlecht

It

selbst
löschend

OO

Il

55

19

45

gut

mäßig

gut

Il

94 HB

tt

OO

Il

40

34

60

mäßig

gut

schlecht

0,09

It

Il

—»
O
co
β*·

Vgl.

Il

40

19

60

gut

mäßig

gut

1,8

94 V-O

It

π

HD PB

55

85

45

gut

ir

0,01

ti

selbst
löschend

Il

55

47

45

nicht
formbar

nicht
formbc

-

0,6

94 HB

Il

40

85

60

Il

It

-

<0,01

ti

Il

40

47

60

Il

-

ti

94 V-O

It

Il

It

Il

Ma gne s iumhydr oxid

Herst.
Nr.

3

4

3

4

1

2

1

2

3

4

3

4

Fortsetzung Tabelle 1

ο co co

	Bsp.	Polymeres	Gew.-^	Magnesiunüiydroxid	spez.	Gew.-%	Formverfahren	Spritzguß	Aus sehen	Fließfähigkeit	Brennbarkeit
•	ti	Typ	55	Herst.	Ober fläche (m²/g)		Extru	Form bark.	schlecht	. Schmelzindex	UL 94 ASTM
H		55	Nr.	34	45	dieren	mäßig	gut	g/10 min	3,2 mm D-635j Dicke 2 mm Dicke!
tt	Poly styrol	40	1	19	45	gut	gut	schlecht	0,2	94 HB selbst löschend
Vgl.	Il	40	2	34	60	gut	mäßig	gut	2,3	ti It
Il	Il	55	1	19	60	gut	' gut		0,01	94 V-O keine Flammen
Il	It	55	2	85	45	gut	.nicht formb.	-	0,5	ti Il
Il	Il	40		47	45	nicht formbar	tt	—	£0,01	94 HB selbst löschend
Il	40	4	85	60	tt	ti	-	tt	It Il
It	3	47	60	Il	Il	Il	94 V-O keine Flammen
tt	4	Il	Il	ti Il

Bemerkungen:

P-E-Copolymeres: Propylen-Äthylen-Copolymeres EDPE: Polyäthylen hoher Dichte

Beispiel 3

(1) Eine Mischung von Magnesiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,4 μ und Polypropylen wird mit verschiedenen feinen Kohlenstoffpulvern in verschiedenen Mengenverhältnissen vermischt. Die jeweils erhaltene Menge wird durch Preßformen geformt und hinsichtlich ihrer Brennbarkeit (flammhemmende Eigenschaften) untersucht. Tabelle zeigt, daß die flammhemmenden Eigenschaften der Produkte durch die Zugabe des feinen Kohlenstoffpulvers wesentlich verbessert werden. Zum Vergleich wird anstelle von Kohlenstoffpulver Kieselgelpulver zugemischt.

(2) 100 Gew.-Teile einer Mischung von 50 Gew.-^ Magnesiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 (U. und 50 Gew.-% verschiedener thermoplastischer Polymerer werden mit 2 Gew.-Teilen Ruß mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 100 mu. mit Hilfe einer Walzenmühle vermischt. Die Mischung wird durch Preßformen geformt und die Brennbarkeit des Produkts wird untersucht. Zum Vergleich wird ein Produkt, welches keinen Ruß enthält, ebenfalls hinsichtlich seiner Brennbarkeit untersucht. Tabelle 3 zeigt, daß durch Rußzugabe die flammhemmenden Eigenschaften wesentlich verbessert werden.

(3) 100 Gew.-Teile einer Mischung von 50 Gew.-^ Magnesiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,8 p, Aluminiumhydroxid oder einem Komplex von Magnesiumhydroxid und Magnesiumcarbonat und 50 Gew.-^ eines Propylen-Ithylen-Copolymeren werden mit 2 Gew.-Teilen Ruß mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 100 mu mit Hilfe einer Walzenmühle vermischt und die Mischung wird durch Preßformen geformt. Sodann wird die Brennbarkeit des Produkts gemessen. Zum Vergleich wird eine Kunststoffmasse ohne Ruß hergestellt. Tabelle 4 zeigt, daß durch Rußzugabe die flammhemmenden Eigenschaften des Produktes wesentlich verbessert werden.

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(4) 100 Gew.-Teile einer Mischung von 43 Gew.-^ eines Propylen-Äthylen-Blockcopolymeren, 55 Gew.-Teilen Magnesiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,4 u und 2 Gew.-^ Aluminiumstearat werden mit 1 Gew.-Teil Ruß mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 100 mu. vermischt. Die Mischung wird nach einer der nachstehenden drei Methoden geformt und die Brennbarkeit des erhaltenen Formkörpers wird gemessen:

(a) Die durch Kneten der drei Komponenten erhaltenen Pellets werden mit einem biaxialen Extruder zu Spritzgußerzeugnissen verarbeitet.

(b) Die durch Vermischen des Polymeren und des Magnesiumhydroxids erhaltenen Pellets werden mit Pellets einer Grundmischung trocken vermischt. Die Grundmischung wird erhalten durch Kneten des Polymeren mit Ruß mit Hilfe eines Bumbury-Mischers. Die Mischung wird mit Hilfe eines biaxialen Extruders zu Spritzgußverzeugnissen verarbeitet.

(c) Die durch Vermischen des Polymeren und des Magnesiumhydroxids hergestellten Pellets werden trocken vermischt und die Mischung wird mit einem biaxialen Extruder zu Spritzgußerzeugnissen verarbeitet.

Zum Vergleich werden 43 Gew.-% eines Propylen-Äthylen-Blockcopolymeren, 55 Gew.-^ Magnesiumhydroxid und 2 Gew.-& Stearinsäure vermischt und pelletisiert und die Pellets werden zu Spritzgußerzeugnissen verarbeitet. Die Brennbarkeit der Erzeugnisse wird untersucht. Wie Tabelle 5 zeigt, haben die Ruß enthaltenden Produkte verbesserte flammhemmende Eigenschaften im Vergleich zu Produkten, welche keinen Ruß enthalten, und zwar unabhängig davon, ob die Formkörper nach dem Verfahren (a), dem Verfahren (b) oder dem Verfahren (c) hergestellt werden.

Vergleichsbeispiel

Die folgenden Versuche werden durchgeführt, um zu belegen, daß die Verbesserung der Flammschutzwirkung durch Zugabe eines

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feinen Kohlenstoffpulvers auf einem speziellen Phänomen beruht, welches nur "bei einem aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem anorganischen Oxid "bestehenden System . eintritt.

Es wird ein typischer nicht entflammbarer thermoplastischer Kunststoff der nachstehenden Zusammensetzung verwendet:

Propylen 75 Gew.-^

Antimontrioxid 5 Gew.-%

chloriertes Polyäthylen 20 Gew.-$>.

Ruß mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 mu wird dem erhaltenen Kunststoff zugesetzt und die Brennbarkeit des Produkts wird mit der Brennbarkeit eines keinen Ruß enthaltenden Produktes verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt. Es wird festgestellt, daß durch Rußzugabe die flammhemmenden Eigenschaften gemindert werden.

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Tabelle 2

PP	Zu s amm ens e t zung	Kohlens to ffpulver	Gew. -	ASTM	94	94	I	mm	2,	5 mm	-	(Dicke)	) mm
Gew.-%	'Magne		Teile	D 635	-94	94
	sium		0		löschend				-
	hydroxid	Typ	4,0			94		—		2,C
	(Gew. -$>)			brennt	■
	35	—		selbst	keine Flamme	94				-
65	35	Ruß		Brennbarkeit	—
65		(furnace	0	JL-Vertikaltest		tt	HB	—
		black	3,5		—		V-1
		30 mu )				tt
	45	—		5,2	—					—
55	45	Ruß				It				_
55		(furnace	5,5	-	—		V-1	-
		black	0	_ _		tt	V-1	94	HB
		30 mu)		löschend	—
	45	I tt	0,5			-	V-O	94	V-1	-
55	55	—			—	-				—
45	55	Ruß(furnace	0,5	brennt		V-O	94	V-1
45		black 30 mp)		selbst	—				-
	55	Ruß(channel	0,5				tt
45		black 100mu)							-
	55	Aktikohle	0,5	—		Il
45		(50 mu)						-
	55	Graphit	0,5			ti
45		(ι γ)						-
	55	Silicagel	0,5		tt
45		*1					-
	55	Silicagel	0		—			HB
45		*2	0,05		-		—	V-1
	65	Ruß(furnace	3,0		-		V-O
35		black 30 mu)				94
	65	ti			94
35	65	Il	94
35

PP: Polypropylen

*1: Silicagel mit einem durdsjbnittlichen Teilchendurchmesser von 50 mu und einer spezifischen Oberfläche von 90 m2/g.

*2.: Silicagel mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 35 πιμ und einer spezifischen Oberfläche von
110 m²/g.

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Tabelle 3

Zusammensetzung	ischer Gew.-^	Magnesium hydroxid Gew.-Tei le	Ruß Gew.- T ei le	Brennbarkeit UL-Vertikaltest · 3,2 mm Dicke ·
Thermoplast Kunststoff	50	50	0	94 HB
HDPE	50	50	1	-94 V-1
	50 .	50	0	94 HB
Polypro pylen	50	50	1	94 V-1
	50	50	0	94 HB
PE-BIock- copolymeres	50	50	1	94 V-1
	50	50	0	94 HB
ABS	50	50	1	94 V-1
	50 ·	50	0	94 HB
Polystyrol	50	50 >	1	94 V-1

Bemerkung:

HDPE: Polyäthylen hoher Dichte

PE-BIock-

copolymeres: Propylen-Äthylen-Blockcopolymeres

Tabelle 4

Zusa	mmensetzung	Gew.-7°	Ruß	Brennbarkeit im UL-Vertikal- test 3,2 mm Dicke
PE-Copolymeres (Gew.-^)	anorganischer Füllstoff	VJlVJl O O	O 1	94 HB 94 V-1
	Art	VJlVJl OO	O 1	94 HB . 94 V-1
VJlVJl OO	Magnesium hydroxid	VJlVJl OO	O 1	94 HB 94 V-1
VJlVJl O O	Aluminium hydroxid
50	Komplex aus Magnesium hydroxid U. Magnesium- carbonat

PE-Copolymeres: Prqpylen-Äthylen-Copolymeres

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	Tabelle 5	Tabelle 6	Brennbarkeit im JL-Vertikaltest 3,2 mm Dicke	Brennbarkeit	ASTM D 635
			94 V-1 94 V-1 94 V-1	QL-Vertikaltest 3,2 mm Dicke	keine Flamme selbstlöschend brennbar
Zusammensetzung	Methode der Zumischung von Ruß		94 HB	o4 V-1 94 HB 94 HB
Ruß 2 Gew.-Teile	(a) (b) (c)
kein Ruß	-


Ruß *1 (Gew.-Teile)
O 2 7

Bemerkung:

Die Rußmenge ist bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmischung von Polypropylen, Antimontrioxid und chloriertem Paraffin.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Selbstlöschende Kunststoffmasse, gekennzeichnet durch 55 - 25 Gew.-$ eines thermoplastischen Kunststoffs und 45 - 75 Gew.-% Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche von weniger als 45 m /g zur Verhinderung der Bildung von Silberstreifen beim Extrudieren oder Spritzgießen.

2. Kunststoffmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von

38 - 45 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von mehr als

8 g/10 min;

ο
40 - 33 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 8 - 4 g/10 min;

2
36 - 28 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 4 - 1 g/10 min;

32 - 25 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 1 - 0,1 g/10 min

für das Extrudierverfahren.

3. Kunststoffmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Magnesiumhydroxid mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von

30 - 22 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von mehr als 10 g/10 min;

25 - 18 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 10 - 6 g/10 min;

2
22 - 10 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 6 - 3. g/10 min;

von weniger als 20 m /g bei einem Schmelzindex des Kunststoffs von 3 - 1 g/10 min für das Spritzgußverfahren.

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4. Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, gekennzeichnet durch 0,05 - 20 Gew.-Teile eines feinen
Rußpulvers bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge des thermoplastischen Kunststoffs und des Magnesiumhydroxids zur Verbesserung der flammhemmenden Eigenschaften.

5. Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff ein Polyolefin ist.

6. Kunststoffmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polypropylen, ein Propylen-Äthylen-Copolymeres oder Polyäthylen hoher Dichte ist.

7. Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 4-bis 6, gekennzeichnet durch 0,10-5 Gew.-Teile des feinen Rußpulvers bezogen auf 100 Gew.—Teile der Gesamtmasse.

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