DE60031172T2

DE60031172T2 - Flammhemmende Polypropylenharzzusammensetzung

Info

Publication number: DE60031172T2
Application number: DE60031172T
Authority: DE
Inventors: In-Sik Yuseong-ku JUNG; Man-Seang Yuseong-ku HER; Jong-Su Yuseong-ku HONG; Sung-Man Lee
Original assignee: Samsung General Chemicals Co Ltd
Current assignee: Hanwha General Chemicals Co Ltd
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: EP1265960A1; KR20010058527A; AU2232901A; EP1265960A4; KR100407724B1; ATE341588T1; JP2004500457A; CN1420909A; DE60031172D1; US6780914B2; EP1265960B1; JP3881893B2; US20030130394A1; WO2001049787A1; CN1171943C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flammschutz-Harzzusammensetzung, insbesondere eine Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung, die Polypropylen mit verbesserten Fließeigenschaften der Schmelze, ein Flammschutzmittel, ein Flammschutz-Hilfsmittel und ein Tetrafluorethylenpolymer umfasst. Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Schmelzspannung ohne Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Flammschutz-Polypropylens auf, sowie drastisch verbesserte Kenndaten der Formerhaltung und des brennenden Abtropfens beim Brennen.
STAND DER TECHNIK
Für elektrische Produkte werden als herkömmliche Harze zum Verhindern von Entzündung, Brand oder Feuer, die durch verschiedene darin auftretende elektrische Störungen verursacht sein können, nicht-brennbare, flammhemmende oder selbstlöschende Harze verwendet. Da Harze auf Olefinbasis aus Kohlenwasserstoffen (d. h. Polypropylen) ausgezeichnete Schlagfestigkeit, Steifigkeit, Aussehen und Formbarkeit aufweisen, sind in diesem Zusammenhang verschiedene Vorschläge zur Flammschutzwirkung dieser Harze gemacht worden. Insbesondere fordern die UL-Spezifikationen (UL94) der USA bezüglich der Flammschutzstandards von elektrischen Produkten ein hohes, von der Art der Produkte und der Einzelteile abhängendes Flammschutzniveau. Produkte, die in die USA exportiert werden sollen, müssen aus Materialien, die als geeignet gemäß den UL-Spezifikationen angesehen werden, hergestellt sein. Auf Grund dieser Anforderungen wurde ein Material aus thermoplastischen Polyolefinharzen, gemischt mit organischen und anorganischen Flammschutzmitteln und einem Flammschutz-Hilfsmittel, entwickelt. Das Material weist jedoch das Problem des brennenden Abtropfens auf. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Flammschutz-Harzzusammensetzung beschrieben, wobei die Zusammensetzung 30–80 Gew.-% Polypropylen; 5–25 Gew.-% Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,01–2,0 g/10 Minuten (190°C, 21,18 N); 10–35 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Talkpulver, Kaolin, Glimmer und Siliciumdioxid; und 3–35 Gew.-% Decabromdiphenylether und/oder Dodecachlordecahydrodimetabibenzocyclobuten umfasst (japanische Patentveröffentlichung Sho 55-30739). In dem vorstehend genannten Patent wurde berichtet, dass Polyethylen ein erleichtertes Abtropfen von Schmelze beim Brennen bewirkt. Bei der Zusammensetzung als solcher besteht jedoch das Problem, dass bei einem niedrigen Schmelzindex (MFR; engl.: melt flow rate; 190°C, 21,18 N) von Polyethylen die gleichmäßige Verteilung von Flammschutzharzen auf Polypropylenbasis unzureichend ist. Aus diesem Grund wird keine Zunahme der Schmelzspannung beobachtet, und die Verbesserung der Eigenschaften von Formerhaltung und brennendem Abtropfen ist unwesentlich. Beträgt die Menge an Polyethylen in der Zusammensetzung 5 Gew.-% oder weniger, so werden keine günstigen Abtropfeigenschaften der Schmelze erhalten. Nimmt die Menge in der Zusammensetzung andererseits zu, so werden die Temperatur der Wärmeverformung, die Steifigkeit usw. verschlechtert. Darüber hinaus gehen die überlegenen Kenndaten von Polypropylen verloren.
Es gibt, wie folgt, mehrere Verfahren zum Erhöhen der Schmelzspannung oder der Kristallisationstemperatur einer Polypropylen-Zusammensetzung: ein Verfahren, bei dem organische Peroxide und vernetzende Mittel zu kristallinem Polypropylen in geschmolzenem Zustand umgesetzt werden (japanische Patentveröffentlichungen Sho 58-93711, Sho 61-152754, usw.); und ein Verfahren, bei dem Polypropylen, das Zweige mit freien Monomerketten aufweist, ohne Gel durch Umsetzen von halbkristallinem Polypropylen mit einem Peroxid, das eine niedrige Zersetzungstemperatur aufweist, in Abwesenheit von Sauerstoff hergestellt wird (japanische Patentveröffentlichung Pyung 2-298536). Als weitere Verfahren zum Erhöhen der Visco-Elastizität der Schmelze (beispielsweise der Schmelzspannung) wurde eine Zusammensetzung aus einem Gemisch von Polyethylen oder Polypropylen mit verschiedenen spezifischen Viskositäten oder Molekulargewichten beschrieben, oder ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung durch mehrstufige Polymerisation. Beispielsweise wurden folgende Verfahren vorgeschlagen: ein Extrusionsverfahren in einem Temperaturbereich vom Schmelzpunkt bis zu 210°C, wobei 2–30 Gewichtsanteile Polypropylen mit ultra-hohem Molekulargewicht zu 100 Gewichtsanteilen von gewöhnlich verwendetem Polypropylen zugesetzt sind (japanische Patentveröffentlichung Sho 61-28694); ein mehrstufiges Polymerisationsverfahren zur Erzeugung einer extrudierten Bahn, die zwei Polypropylenkomponenten mit verschiedenen Molekulargewichten umfasst, das ein begrenzendes Verhältnis der Viskositätszahlen von 2 oder mehr aufweist (japanische Patentveröffentlichung Pyung 1-12770); ein Verfahren unter Verwendung eines Polymers mit 1–10 Gew.-% Polyethylen mit niedriger Viskosität; ein Verfahren zum Schmelzmischen von drei Polyethylenarten mit verschiedenen Viskositäten und Molekulargewichten; ein Verfahren zur mehrstufigen Polymerisation von Polyethylen mit ultra-hohem Molekulargewicht, das eine begrenzende Viskositätszahl von 20 dl/g oder mehr aufweist, wobei weniger als 0,05–1 Gew.-% des Polyethylens erhalten wird (japanische Patentveröffentlichung Pyung 5-79683); und ein Verfahren zur mehrstufigen Polymerisation von weniger als 0,05–1 Gew.-% Polyethylen mit ultra-hohem Molekulargewicht, das eine begrenzende Viskositätszahl von 15 dl/g oder mehr aufweist, wobei 1-Buten oder 4-Methyl mit Hilfe eines Polymerisationsapparats mit einer bestimmten Anordnung verwendet wird (japanische Patentveröffentlichung Pyung 7-8890).
Zu den verschiedenen Zusammensetzungen oder Verfahren zu ihrer Herstellung im Stand der Technik kann angemerkt werden, dass diese Verfahren die Schmelzspannung von Polyolefin tatsächlich zu einem gewissen Grad erhöhen. Allerdings treten zusätzlich zu den Problemen von geringer Steifigkeit bei hohen Temperaturen auch Probleme von schlechter Wiederverwertbarkeit dieser vernetzten Zusammensetzungen auf. Bei Verfahren unter Verwendung von Polyethylen mit hoher Viskosität benötigen zahlreiche Faktoren noch eine Verbesserung, wie z. B. die Zunahme des Stromverbrauchs durch steigenden Stromverbrauch des Motors der Formmaschine, die Beschränkung der Produktivität und die geringe Wärmestabilität. Darüber hinaus ist es bei dem Verfahren zur Herstellung von Polyolefinpolymeren mit hohem Molekulargewicht gemäß dem Verfahren mit mehrstufiger Polymerisation schwierig, einen niedrigen Polymerisationsgrad der Olefin-(Co)polymerisation zu beherrschen, um so eine geringe Menge von Polyolefin mit hohem Molekulargewicht herzustellen. Außerdem wird zur Herstellung von Polyolefin mit ausreichend hohem Molekulargewicht eine niedrige Polymerisationstemperatur benötigt. Das Verfahren erfordert auch eine Neuauslegung des Prozessverfahrens, was alles zu einer Verringerung der Produktivität von Polyolefin führt.
Abschließend kann zu dem vorstehend dargelegten Stand der Technik gesagt werden, dass er nur unzureichende Verbesserungen der Schmelzspannung von Polypropylen und dessen Kristallisationstemperatur bereitstellt. Insbesondere ist bisher noch keine Zusammensetzung mit ausgezeichneter Steifigkeit und Formbarkeit entwickelt worden, die zugleich die Kenndaten von Formerhaltung und flammendem Abtropfen oder Abtropfen von Schmelze beim Brennen einer Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung, die ein Flammschutzmittel auf Halogenbasis umfasst, erfüllt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung, die verbesserte Kenndaten der Formerhaltung und des brennenden Abtropfens aufweist, um so die vorstehend genannten Probleme zu lösen.
Die Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst (A) ein Polypropylenharz mit einem Schmelzindex (nachstehend als MFR bezeichnet) von 1,5–40 g/10 Minuten bei 230°C und einer Last von 2,16 kg; (B) wenigstens ein Flammschutzmittel und ein Flammschutz-Hilfsmittel; und (C) 0,10–3 Gew.-% eines Tetrafluorethylenpolymers.
Bei der Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist das Polypropylenharz ein Propylen/α-Olefin-Blockcopolymer mit 50 Gew.-% oder mehr an Propylen-Polymereinheiten, oder es ist ein Propylen-Homopolymer. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Polypropylenharz, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um ein kristallines Polypropylen-Homopolymer oder um ein Copolymer aus Propylen und einer Verbindung oder mehreren Verbindungen, die aus der Gruppe, bestehend aus 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 4-Methylpenten, 1-Hepten, 1-Octen und 1-Decen, ausgewählt sind. Der Schmelzindex des Polypropylenharzes sollte 1,5–40 g/10 Minuten betragen, vorzugsweise 2–40 g/10 Minuten. Beträgt der Schmelzindex weniger als 1,5 g/10 Minuten, so wird das Spritzformen eines dünnen Produkts schwierig; dies ist nicht bevorzugt. Übersteigt der Schmelzindex 40 g/10 Minuten, so ist die Viskosität der Schmelze niedrig und die typischerweise von Tetrafluorethylen verursachte Abtropf-verhindernde Wirkung des geschmolzenen Materials wird nicht aufgewiesen. Dabei kann eine Flammschutzwirkung der Stufe V0 gemäß den UL-Spezifikationen nicht erhalten werden.
Bezüglich der Stereospezifität des Polypropylenharzes, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann es sich bei diesem um ein beliebiges Polypropylen ohne besondere Beschränkungen handeln, sofern es nur kristallin ist. Insbesondere kann ein kristallines Polypropylenharz verwendet werden, dessen mittels ¹³C-NMR (Kernmagnetresonanzspektrum) gemessenes isotaktisches Pentad-Verhältnis 0,80–0,99, vorzugsweise 0,85–0,99, beträgt. Insbesondere kann ein kristallines Polypropylenharz mit einem isotaktischen Pentad-Verhältnis von 0,90–0,99 bevorzugt verwendet werden.
Bei der Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Flammschutzmittel aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Verbindungen, wie z. B. Magnesiumhydroxid, Hydrotalkit und Ammoniumpolyphosphat usw.; und der Gruppe der halogenierten Verbindungen, wie z. B. Decabromdiphenylether, Ethylen-bis(tetrabromphthalimid), Bispentabromphenoxyethan, Tetrabrombisphenyl A-bis(2,3-dibrompropylether), Bis{(3,5-dibrom-4-(2',3'-dibrompropyloxy))phenyl)}sulfon usw., ausgewählt. Zum Erzielen der Flammschutzwirkung beträgt die Menge der Flammschutzmittel vorzugsweise 10–30 Gew.-% der Zusammensetzung.
Bei der Polypropylenharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können allgemein verwendete Flammschutz-Hilfsmittel verwendet werden, oder es kann bevorzugt Antimonoxid verwendet werden. Beispielsweise kann Antimontrioxid oder Antimonpentoxid oder deren Gemisch verwendet werden. Zum Erzielen der Flammschutzwirkung beträgt die Menge des Flammschutz-Hilfsmittels vorzugsweise 5–10 Gew.-% der Zusammensetzung.
Bei der Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ein geeignetes Tetrafluorethylenpolymer ein Polymer mit 65–76 Gew.-%, vorzugsweise 70–76 Gew.-%, an Fluor. Außer den Tetrafluorethylen-Homopolymeren kann zu dem vorstehend genannten Zweck auch ein Copolymer mit anderen Monomeren, die Fluor und Tetrafluorethylen enthalten, oder ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Ethylen-ungesättigten polymerisierbaren Monomeren, die kein Fluor enthalten, verwendet werden. Das Tetrafluorethylenpolymer kann in einer Menge von 0,10–3 Gew.-%, vorzugsweise 0,15–2 Gew.-%, der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorliegen. Bei Zusetzen dieser Komponente liegt das Tetrafluorethylen beim Formen der Harzzusammensetzung in Faserform vor und weist somit die Wirkung auf, beim Brennen der geformten Materialien das Abtropfen von geschmolzenen Materialien zu verhindern. Bei dem Tetrafluorethylenpolymer, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es bevorzugt, ein Polymer in der Form eines Pulvers oder eines Festkörpers zu verwenden. Das Verfahren zur Herstellung eines Tetrafluorethylenpolymers ist gut bekannt, wie beispielsweise in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 14/1, Seiten 842–849 (Stuttgart, 1961) beschrieben ist. Der Zusatz eines Tetrafluorethylenpolymers in der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verringert die Menge der darin benötigten Flammschutzmittel und verbessert somit die mechanischen Eigenschaften der Produkte, die aus der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. Darüber hinaus verhindert der Zusatz eines Tetrafluorethylenpolymers, dass Formkörper während des Abtropfens der brennbaren Teilchen brennen. Zum Erzielen der Flammschutzwirkung beträgt die Menge eines darin enthaltenen Tetrafluorethylenpolymers vorzugsweise 0,10–3 Gew.-%, und die Menge an Fluor, die in dem Tetrafluorethylenpolymer enthalten ist, beträgt vorzugsweise 65–76 Gew.-%. Ist die Menge an Fluor in dem Tetrafluorethylenpolymer niedriger als 65 Gew.-% oder höher als 76 Gew.-%, so ist die Flammschutzwirkung nicht ausreichend.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Komponenten können herkömmliche Zusatzstoffe, wie z. B. anorganische Füllstoffe und Antioxidationsmittel, zu der Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung zugesetzt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlich beschrieben.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Auswertung der Flammschutzwirkung beruht bei der vorliegenden Erfindung auf der Vertikal-Brennprüfung, die gemäß der „Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances" des UL Subject 94 (Underwriters Laboratories, Inc.) in vertikaler Anordnung durchgeführt wurde. Die Dicke der dabei verwendeten Prüfstücke betrug 1/16 bzw. 1/32 Zoll.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen wurden als UL94 V0 eingestuft, wenn sie folgende Standards erfüllten: ein Satz von fünf Prüfstücken der Abmessungen 127 × 12,7 × 1,6 mm wurde in direktem Kontakt mit der Flamme (Höhe: 19 mm) angeordnet. Es wurden zwei Kontaktierungen über eine Dauer von jeweils zehn Sekunden ausgeübt. Nach zehn oder mehr Sekunden der Beflammung darf keines der Prüfstücke brennen. Bei zehnmaligem Beflammen des Satzes von fünf Prüfstücken darf die Gesamtdauer des flammenden Brennens 50 Sekunden nicht übersteigen. Keines der Prüfstücke darf flammende Teilchen abtropfen. Keines der Prüfstücke darf bis zum Ansatzpunkt der Klammer oder darüber hinaus flammend brennen. Nach dem zweiten Entfernen der Prüfflamme darf keines der Prüfstücke über einen Zeitraum von mehr als 30 Sekunden anhaltend brennen.
Für die Einstufung als UL94 V1 darf das flammende Brennen pro Prüfstück nicht länger als 30 Sekunden andauern. Darüber hinaus darf bei zehnmaligem Beflammen des Satzes von fünf Prüfstücken die Gesamtdauer des flammenden Brennens 250 Sekunden nicht überschreiten. Dabei darf das Brennen nicht länger als 60 Sekunden andauern. Die anderen Standards entsprechen den vorstehend genannten Bedingungen.
Prüfstücke, die flammende Teilchen abtropften, während sie die anderen Standards zur Einstufung als UV94 V1 erfüllten, wurden als UL94 V2 eingestuft.
BEISPIEL 1
6,6 kg kristallines Polypropylen-Homopolymer (als Polypropylenharz) mit einem Schmelzindex von 12 g/10 Minuten (die bei 230°C und einer Last von 2,16 kg in 10 Minuten fließende Menge der Schmelze eines geschmolzenen Harzes), 2,2 kg Decabromdiphenylether (S-102E, hergestellt von der Albermaler Corporation), 700 g Antimontrioxid (Sb₂O₃ mit 1,2 μm, hergestellt von Cheil Flame Retardant, Ltd.), 500 g Talk (KCN5200, hergestellt von KOCH, Inc.), 40 g Polytetrafluorethylen (7AJ, hergestellt von Dupont, Inc.), 10 g Calciumstearat, 10 g Antioxidationsmittel (1010, hergestellt von CIBA-GEIGY, Inc.) und 20 g IRGAFOS 168 (hergestellt von CIBA GEIGY, Inc.) wurden in einen Henschel-Mischer gegeben und damit drei Minuten gemischt. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Zweiachsen-Extruders mit einem Durchmesser von 30 mm geschmolzen und bei 190°C zu Pellets extrudiert. Die erhaltenen Pellets wurden drei Stunden bei 100°C getrocknet. Anschließend wurden sie unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einer auf 200°C eingestellten Höchsttemperatur des Zylinders geformt, um Prüfstücke zum Prüfen der Flammschutzwirkung zu erhalten. Anschließend wurden die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
BEISPIELE 2–4 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1–3
Es wurden Pellets unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des Tetrafluorethylenpolymers als Mittel zum Verbessern der Kenndaten des brennenden Abtropfens in der Zusammensetzung zu den in Tabelle 1 gezeigten Mengen geändert wurde. Anschließend wurden die so erhaltenen Pellets unter Verwendung einer Spritzgießmaschine geformt, um Prüfstü cke bereitzustellen, wonach die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft wurden; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei der Flammschutzwirkung der Harzzusammensetzungen der Beispiele 1–4 und der Vergleichsbeispiele 1–3, die in Tabelle 1 gezeigt sind, war in den Fällen, bei denen ein Tetrafluorethylenpolymer als Mittel zum Verbessern der Kenndaten des brennenden Abtropfens zugesetzt war, die Formerhaltung der geschmolzenen Materialien ausgezeichnet. Darüber hinaus trat beim Brennen kein Abtropfen von Material auf, das die Entzündung der Baumwollwatte, die 30 cm unter dem Prüfstück angeordnet war, verursacht hätte. Sie wiesen also Flammschutzwirkung der Stufe UL V0 auf. Betrug die Menge des Tetrafluorethylenpolymers in der Zusammensetzung 5 Gew.-% oder mehr, so traten jedoch keine zusätzlichen Wirkungen auf die Kenndaten des brennenden Abtropfens mehr auf.
BEISPIEL 5
6,6 kg kristallines Polypropylen-Homopolymer (als Polypropylenharz) mit einem Schmelzindex von 12 g/10 Minuten (die bei 230°C und einer Last von 2,16 kg in 10 Minuten fließende Menge der Schmelze eines geschmolzenen Harzes), 2,2 kg Decabromdiphenylether (S-102E, hergestellt von der Albermaler Corporation), 700 g Antimontrioxid (Sb₂O₃ mit 1,2 μm, hergestellt von Cheil Flame Retardant, Ltd.), 300 g Talk (KCN5200, hergestellt von KOCH, Inc.), 40 g Polytetrafluorethylen (7AJ, hergestellt von Dupont, Inc.), 10 g Calciumstearat, 10 g Antioxidationsmittel (1010, hergestellt von CIBA-GEIGY, Inc.) und 20 g IRGAFOS 168 (hergestellt von CIBA GEIGY, Inc.) wurden in einen Henschel-Mischer gegeben und damit drei Minuten gemischt. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Zweiachsen-Extruders mit einem Durchmesser von 30 mm geschmolzen und bei 190°C zu Pellets extrudiert. Die erhaltenen Pellets wurden drei Stunden bei 100°C getrocknet. Anschließend wurden sie unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einer auf 200°C eingestellten Höchsttemperatur des Zylinders geformt, um Prüfstücke zum Prüfen der Flammschutzwirkung zu erhalten. Anschließend wurden die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
BEISPIELE 6–8 UND VERGLEICHSBEISPIELE 4–6
Es wurden Pellets unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des Talks als anorganischer Füllstoff und die Menge des Tetrafluorethylenpolymers in der Zusammensetzung zu den in Tabelle 1 gezeigten Mengen geändert wurde. Anschließend wurden die so erhaltenen Pellets unter Verwendung einer Spritzgießmaschine geformt, um Prüfstücke bereitzustellen, wonach die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft wurden; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, war bei der Flammschutzwirkung der Harzzusammensetzungen der Beispiele 5–8 und der Vergleichsbeispiele 4–6 in den Fällen, bei denen Tetrafluorethylenpolymer als Mittel zum Verbessern der Kenndaten des brennenden Abtropfens zugesetzt war, eine Formerhaltung der geschmolzenen Materialien in diesem Zustand auch dann möglich, wenn die Menge an Talk als anorganischer Füllstoff 3 Gew.-% oder weniger betrug. Beim Brennen trat kein Abtropfen von Material auf, das die Entzündung der Baumwollwatte, die 30 cm unter dem Prüfstück angeordnet war, verursacht hätte. In diesen Fällen wurde also eine Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 erzielt. In den Fällen, bei denen kein Tetrafluorethylenpolymer zugesetzt war und die Menge an Talk in der Zusammensetzung 20 Gew.-% oder weniger betrug, konnte die Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 wegen Entzündung durch brennendes Abtropfen beim Brennen nicht erzielt werden.
BEISPIEL 9
6,3 kg kristallines Polypropylen-Homopolymer (als Polypropylenharz) mit einem Schmelzindex von 12 g/10 Minuten (die bei 230°C und einer Last von 2,16 kg in 10 Minuten fließende Menge der Schmelze eines geschmolzenen Harzes), 2,4 kg Decabromdiphenylether (S-102E, hergestellt von der Albermaler Corporation), 800 g Antimontrioxid (Sb₂O₃ mit 1,2 μm, hergestellt von Cheil Flame Retardant, Ltd.), 500 g Talk (KCN5200, hergestellt von KOCH, Inc.), 40 g Polytetrafluorethylen (7AJ, hergestellt von Dupont, Inc.), 10 g Calciumstearat, 10 g Antioxidationsmittel (1010, hergestellt von CIBA-GEIGY, Inc.) und 20 g IRGAFOS 168 (hergestellt von CIBA GEIGY, Inc.) wurden in einen Henschel-Mischer gegeben und damit drei Minuten gemischt. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Zweiachsen-Extruders mit einem Durchmesser von 30 mm geschmolzen und bei 190°C zu Pellets extrudiert. Die erhaltenen Pellets wurden drei Stunden bei 100°C getrocknet. Anschließend wurden sie unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einer auf 200°C eingestellten Höchsttemperatur des Zylinders geformt, um Prüfstücke zum Prüfen der Flammschutzwirkung zu erhalten. Anschließend wurden die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
BEISPIELE 10–14 UND VERGLEICHSBEISPIELE 7–16
Es wurden Pellets unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Mengen und die Arten der Flammschutzmittel, der Flammschutz-Hilfsmittel und des Talks in der Zusammensetzung zu den in Tabelle 1 gezeigten Mengen geändert wurde. Anschließend wurden die so erhaltenen Pellets unter Verwendung einer Spritzgießmaschine geformt, um Prüfstücke zur Messung der Flammschutzwirkung, deren Ergebnisse in Tabelle 1 gezeigt sind, herzustellen.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, war bei der Flammschutzwirkung der Harzzusammensetzungen der Beispiele 9–14 und der Vergleichsbeispiele 7–16 in den Fällen, bei denen Tetrafluorethylenpolymer als Mittel zum Verbessern der Kenndaten des brennenden Abtropfens zugesetzt war, die Formerhaltung der geschmolzenen Materialien unabhängig von der Art der Flammschutzmittel bei den Flammschutz-Prüfungen ausgezeichnet. Beim Brennen trat kein Abtropfen von Material auf, das die Entzündung der Baumwollwatte, die 30 cm unter dem Prüfstück angeordnet war, verursacht hätte. In diesen Fällen wurde also eine Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 erzielt.
BEISPIEL 15
6,8 kg kristallines Polypropylen-Homopolymer (als Polypropylenharz) mit einem Schmelzindex von 12 g/10 Minuten (die bei 230°C und einer Last von 2,16 kg in 10 Minuten fließende Menge der Schmelze eines geschmolzenen Harzes), 2,2 kg Decabromdiphenylether (S-102E, hergestellt von der Albermaler Corporation), 700 g Antimontrioxid (Sb₂O₃ mit 1,2 μm, hergestellt von Cheil Flame Retardant, Ltd.), 500 g Talk (KCN5200, hergestellt von KOCH, Inc.), 40 g Polytetrafluorethylen (7AJ, hergestellt von Dupont, Inc.), 10 g Calciumstearat, 10 g Antioxidationsmittel (1010, hergestellt von CIBA-GEIGY, Inc.) und 20 g IRGAFOS 168 (hergestellt von CIBA GEIGY, Inc.) wurden in einen Henschel-Mischer gegeben und damit drei Minuten gemischt. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde unter Verwendung eines Zweiachsen-Extruders mit einem Durchmesser von 30 mm geschmolzen und bei 190°C zu Pellets extrudiert. Die erhaltenen Pellets wurden drei Stunden bei 100°C getrocknet. Anschließend wurden sie unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einer auf 200°C eingestellten Höchsttemperatur des Zylinders geformt, um Prüfstücke zum Prüfen der Flammschutzwirkung zu erhalten. Anschließend wurden die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
BEISPIELE 16–17 UND VERGLEICHSBEISPIELE 17–18
Es wurden Pellets unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Polyethylenharze durch solche mit Schmelzindizes, die in Tabelle 2 gezeigt sind, ersetzt wurden. Anschließend wurden die so erhaltenen Pellets unter Verwendung einer Spritzgießmaschine geformt, wonach die Prüfstücke durch Messung der Flammschutzwirkung geprüft wurden; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, konnte bei der Flammschutzwirkung der Harzzusammensetzungen der Beispiele 15–17 und der Vergleichsbeispiele 17–18 sogar mit Polyethylenharzen, die Schmelzindizes in dem breiten Bereich von 1,5–40 g/10 Minuten aufwiesen, die Kenndaten des brennenden Abtropfens verbessert werden.
Betrug sie jedoch 0,5 g/10 Minuten oder weniger, so war die Extrusionskraft bei der Weiterverarbeitung sehr hoch, was zu Schwierigkeiten bei der gleichmäßigen Verteilung der Flammschutzmittel führte. In diesen Fällen konnte eine Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 nicht erreicht werden. Betrug der Schmelzindex 60 g/10 Minuten oder mehr, so wurde der Schmelzpunkt des Substratharzes selbst zu niedrig, weshalb die Entstehung von brennbaren, geschmolzenen abtropfenden Materialien nicht unterdrückt werden konnte. Dies führte zu Schwierigkeiten beim Erzielen einer Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0.
TABELLE 1
TABELLE 2
*Anmerkung:

E:

Beispiel

CE:

Vergleichsbeispiel

ND:

kein Abtropfen (geschmolzene Materialien tropfen nicht ab)

D:

Abtropfen (geschmolzene Materialien tropfen ab, verursachen aber kein Brennen von Baumwolle)

DB:

Abtropfen/Brennen (brennbare geschmolzene Materialien tropfen ab und verursachen Brennen von Baumwolle)

(A)-1:

HJ500 (Propylen-Homopolymer, MFR = 12)

(A)-2:

HY200 (Propylen-Homopolymer, MFR = 1,5)

(A)-3:

BJ500 (Propylen/Ethylen-Blockcopolymer, MFR = 12)

(A)-4:

BJ800 (Propylen/Ethylen-Blockcopolymer, MFR = 40)

(A)-5:

BJ920 (Propylen/Ethylen-Blockcopolymer, MFR = 60)

(A)-6:

BB110 (Propylen/Ethylen-Blockcopolymer, MFR = 0,5)

(B)-1:

S-102E (Decabromdiphenylether, hergestellt von Albermaler, Inc.)

(B)-2:

S-8010 (Bispentabromphenoxyethan, hergestellt von Albermaler, Inc.)

(B)-3:

BT-93 (Ethylen-bis(tetrabromphthalimid, hergestellt von Albermaler, Inc.)

(B)-4:

PE-68 (Tetrabrombisphenol A-bis(2,3-dibrompropylether), hergestellt von Great Lakes, Inc.)

(B)-5:

Nonnen52 (Bis((3,5-dibrom-4-(2',3'-dibrompropyloxy))phenyl)sulfon, hergestellt von Marubishi, Ltd.)

(C):

Antimontrioxid SB-W (hergestellt von Ilsung Flame Retardant, Ltd.)

(D):

Talk KCN5200 (hergestellt von KOCH, Inc.)

(E):

Polytetrafluorethylen 7AJ (hergestellt von Dupont, Inc.)

Wie vorstehend gezeigt worden ist, weist die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung eine Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 auf, wobei im Vergleich zu den herkömmlichen Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzungen die Menge der für eine Flammschutzwirkung der Stufe UL94 V0 notwendigen Menge an Flammschutzmitteln verringert ist, weshalb die mechanischen Eigenschaften der aus der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte verbessert sind. Darüber hinaus ist die Formerhaltung der geschmolzenen Materialien unabhängig von der Art der Flammschutzmittel in der Flammschutz-Prüfung ausgezeichnet und die geschmolzenen Materialien tropfen beim Brennen nicht ab, wodurch die Entzündung der Baumwollwatte, die 30 cm unterhalb des Prüfstücks angeordnet ist, verursacht werden würde.

Claims

Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung, umfassend ein Polypropylenharz mit einem Schmelzindex von 1,5–40 g/10 Minuten bei 230°C und einer Last von 2,16 kg, 10–30 Gew.-% an Flammschutzmitteln, 5–10 Gew.-% eines Flammschutz-Hilfsmittels und 0,10–3 Gew.-% eines Tetrafluorethylenpolymers.
Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Polypropylenharz um ein Polypropylen-Homopolymer oder ein Propylen/α-Olefin-Copolymer handelt.
Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Flammschutzmitteln um eines oder mehrere, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Verbindungen, wie z. B. Magnesiumhydroxid, Hydrotalkit und Ammoniumpolyphosphat; und halogenierten Verbindungen, wie z. B. Decabromdiphenylether, Ethylen-bis(tetrabromphthalimid), Bispentabromphenoxyethan, Tetrabrombisphenyl A-bis(2,3-dibrompropylether) und Bis((3,5-dibrom-4-(2',3'-dibrompropyloxy)phenyl)sulfon, handelt.
Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Flammschutz-Hilfsmittel um Antimontrioxid, Antimonpentoxid oder deren Gemisch handelt.
Flammschutz-Polypropylenharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Tetrafluorethylen-Polymer um ein Polymer mit 65–76 Gew.-% Fluor handelt.