DE3713267A1

DE3713267A1 - Flammwidrige silikonkautschuk-masse

Info

Publication number: DE3713267A1
Application number: DE19873713267
Authority: DE
Inventors: Alfred Heinrich Hartwig Meinke; Manfred Ludwig Viebranz
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-04-18
Filing date: 1987-04-18
Publication date: 1988-10-27
Anticipated expiration: 2007-04-19
Also published as: FR2614035A1; FR2614035B1; DE3713267C3; JPS63284263A; DE3713267C2

Description

Die Erfindung betrifft eine flammwidrige Masse auf Basis Silikonkautschuk in gießfähiger oder zu einem Elastomer erhärtbarer Form, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Masse der angegebenen Art (DE-OS 27 26 567) wird die feuerhemmende Wirkung der Kombination von feinverteiltem, vorzugsweise pyrogenem, Titandioxid mit katalytischen Mengen von Platin durch den Zusatz von Triazol verstärkt; dieser Stoff bildet eine Löschsubstanz, die unter Feuereinwirkung Stickstoff abgibt. Außerdem wird bei dieser bekannten Masse von der ebenfalls bekannten günstigen Wirkung geringer Ruß-Zusätze (DE-OS 20 34 919) Gebrauch gemacht.

Die DE-OS 20 35 361 beschreibt die Verwendung von Calciumcarbonat als Löschsubstanz; unter Feuereinwirkung wird daraus Kohlendioxid freigesetzt.

Die Verstärkung der Feuerschutzwirkung durch die Anwesenheit einer Löschsubstanz ist dadurch begrenzt, daß in der Regel der Gehalt an Löschsubstanz nur einige Gewichtsprozent betragen darf, um die bei der normalen Verwendung des Elastomers oder daraus hergestellter Gegenstände gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Elastomers nicht störend zu verschlechtern.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Masse der angegebenen Art zu schaffen, die ohne Vergrößerung des Gehalts an Löschsubstanz und ohne Beeinträchtigung der für den normalen Gebrauch erwünschten Eigenschaften des Elastomers eine weiter verbesserte Feuerschutzwirkung hat.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit der Masse nach dem Anspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Masse wird infolge der besonderen Auswahl des Temperaturbereichs, in welchem die Abgabe des Löschgases erfolgt, das freigesetzte Löschgas zumindest zum Teil dazu genutzt, in dem kurz vor der Zersetzung stehenden Elastomer eine gute wärmeisolierende mikroporöse Schaum struktur hoher mechanischer Festigkeit zu erzeugen, die tiefer liegende Schichten des Elastomers wirksam schützt. Die gute mechanische Festigkeit der Schaumstruktur ist auch durch die Anwesenheit des verfestigend wirkenden Titandioxids bedingt. Eine weitere Verbesserung der Festigkeit der Schaumstruktur ist möglich, wenn die Masse weitere verfestigende und feuerhemmende Bestandteile, insbesondere wenigstens einen weiteren feuerhemmenden feinverteilten Füllstoff wie Siliciumdioxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Masse die Funktionsfähigkeit der aus dem Elastomer hergestellten Teile, z. B. Isolierkörper in elektrischen Einrichtungen, im Brandfall über einen erheblich längeren Zeitraum als bei bekannten Massen sichergestellt werden kann. Ferner hat sich überraschenderweise gezeigt, daß erfindungsgemäße Elastomere außerdem eine erheblich verbesserte Kriechstromfestigkeit haben.

Die Auswahl geeigneter Löschsubstanzen ist dem Fachmann ohne weiteres möglich, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weniger einfacher Versuche.

Als Löschsubstanzen sind anorganische Carbonate und Bicarbonate geeignet, die in dem gewünschten Temperaturbereich kurz vor Zersetzen des Elastomers, normalerweise etwa um 180°C Kohlendioxid als Löschgas abgeben. In diesem Sinne besonders geeignet sind Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat und Magnesiumcarbonat. Diese Materialien sind außerdem außerordentlich billig. Es ist dabei besonders überraschend, daß auch bei Verwendung dieser anorganischen Materialien die Kriechstromfestigkeit erhöht ist.

Als Löschsubstanzen kommen weiter hoch stickstoffhaltige organische Substanzen in Frage, die in dem gewünschten Temperaturbereich Stickstoff abgeben. Besonders geeignet sind Tetrazol und Derivate davon. Tetrazol, CH₂N₄, hat einen sehr hohen Stickstoffgehalt und zerfällt in dem gewünschten Temperaturbereich. Die Verarbeitungseigenschaften und die Zerfallsgeschwindigkeit, die einen Einfluß auf die Porengröße der Schaumstruktur hat, können durch Wahl des oder der Substituenten beeinflußt und optimiert werden. In diesem Sinne kommen vor allem Tetrazolderivate aus der Gruppe aliphatisch, aromatisch und naphtenisch (alicyclisch) substituierte Tetrazole in Frage. Besonders günstig ist 5-Phenyltetrazol.

Auch Kombinationen der genannten Substanzen bringen günstige Ergebnisse, ohne daß sich die Komponenten gegenseitig stören.

In der folgenden Tabelle sind fünf erfindungsgemäße Elastomere (Nummern 1 bis 5) drei vergleichbaren Elastomeren nach dem Stand der Technik gegenübergestellt. Von letzteren enthält Elastomer A keine flammhemmenden Zusätze, Elastomer B enthält die bekannte Kombination von pyrogenem TiO₂ und Platin, und Elastomer C enthält zusätzlich noch Di-o-Tolylguanidin als Löschsubstanz, die unter Feuereinwirkung Stickstoff abgibt, allerdings nicht in dem Temperaturbereich entsprechend der Lehre der Erfindung, so daß die erfindungsgemäßen Wirkungen nicht eintreten können.

Die Tabelle zeigt, daß die nach dem Stand der Technik feuergeschützten Elastomeren B und C im Vergleich zu dem ungeschützten Elastomer A eine drastisch verringerte Brennzeit haben und nicht zum Nachbrennen neigen; der Verbrennungsrückstand beträgt nur einen Bruchteil des Verbrennungsrückstandes des ungeschützten Elastomers. Auch die Kriechstromfestigkeit ist sehr deutlich verbessert. Die Tabelle zeigt ferner, daß die erfindungsgemäßen Elastomeren demgegenüber noch eine weitere starke Verkürzung der Brennzeit und Verkleinerung des Verbrennungsrückstandes zeigen und auch bezüglich der Kriechstromfestigkeit sehr günstige Eigenschaften haben, wobei natürlich die kürzeste Länge des Kriechstromes bei dem Elastomer Nr. 1 erzielt wird, in welchem keine Carbonate mit Ionenbindung vorliegen.

Erfindungsgemäße Massen in der Form als Elastomer sind besonders zur Herstellung elektrisch isolierender Bauteile geeignet; derartige Bauteile zeichnen sich dann durch die beschriebenen günstigen Isoliereigenschaften und eine hohe Feuerbeständigkeit aus.

Tabelle: Beispiele von Elastomeren

Claims

1. Flammwidrige Masse auf Basis Silikonkautschuk in gießfähiger oder zu einem Elastomer erhärteter Form, enthaltend Silikonkautschuk, feinverteiltes, vorzugsweise pyrogenes, Titandioxid, katalytische Mengen von feinverteiltem Platin, wenigstens eine unter Feuereinwirkung ein feuerhemmendes Löschgas wie Stickstoff oder Kohlendioxid abgebende feinverteilte Löschsubstanz, vorzugsweise in silikonierter Form, und gegebenenfalls weitere Bestandteile, vorzugsweise wenigstens einen weiteren feuerhemmenden feinverteilten Füllstoff wie Siliciumdioxid, wobei die Konzentration an Löschsubstanz klein genug ist, um die elektrischen Isoliereigenschaften des Elastomers nicht störend zu beeinträchtigen, gekennzeichnet durch eine Löschsubstanz, die in dem Elastomer das feuerhemmende Löschgas in einem Temperaturbereich dicht unterhalb der Zersetzungstemperatur des Elastomers abgibt und das Elastomer zu einem im Volumen nur wenig vergrößerten, mechanisch stabilen mikroporösen Material aufschäumt.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Natriumbicarbonat als Löschsubstanz enthält.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kaliumbicarbonat als Löschsubstanz enthält.

4. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Magnesiumcarbonat als Löschsubstanz enthält.

5. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Löschsubstanz aus der Gruppe Tetrazol und Tetrazolderivate vorliegt.

6. Masse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Tetrazolderivat aus der Gruppe aliphatisch, aromatisch und naphthenisch substituierte Tetrazole.

7. Masse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5-Phenyltetrazol als Löschsubstanz enthält.

8. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Bestandteile enthält:
100 Gew.-Teile Silikonkautschuk
etwa 5 Gew.-Teile TiO₂
etwa 0,005 Gew.-Teile Platin
etwa 1 Gew.-Teil Löschsubstanz aus der Gruppe Magnesiumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kalium bicarbonat.

9. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Bestandteile enthält:
100 Gew.-Teile Silikonkautschuk
etwa 0,005 Gew.-Teile Platin
etwa 0,2 Gew.-Teile 5-Phenyltetrazol.

10. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Form als Elastomer, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form elektrisch isolierender Bauteile vorliegt.