DE69400561T2

DE69400561T2 - Flammhemmende Polypropylen-Zusammensetzung

Info

Publication number: DE69400561T2
Application number: DE69400561T
Authority: DE
Inventors: Arthur A Arena; Parvin Sawhney
Original assignee: HPG International Inc
Current assignee: HPG International Inc
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: JPH0753800A; EP0633288A1; DE69400561D1; US5420183A; EP0633288B1; CA2127410A1; JP2620203B2; ATE143039T1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf flammenhemmende Polymerzusammensetzungen, und insbesondere auf flammenhemmende Polypropylenzusammensetzungen. Solche Zusammensetzungen sind geeignet zur Herstellung extrudierter Folien oder Platten, die als Konstruktions- und Baumaterialien eingesetzt werden.
Polypropylenharz wird weitgehend bei der Herstellung von Ätztanks, Elektroplattierungstanks, Heißluftkanälen, Computergehäusen, elektrischen Geräten, Haushaltsinneneinrichtungen und Kraftfahrzeugen u.a. eingesetzt. Es ist aufgrund seiner guten Verarbeitungseigenschaften, seines chemischen Widerstands, seines Witterungswiderstandes, der elektrischen Eigenschaften und der mechanischen Festigkeit ein Polymer der Wahl. Ein Hauptnachteil liegt darin, daß Polypropylen von Natur aus entzündlich ist. Dieses hat eine steigende Nachfrage an der flammenhemmenden Art von Polypropylen erzeugt, und viele solche flammenhemmenden Polypropylenzusammensetzungen sind im Stand der Technik vorgeschlagen worden. Z.B. ist es im Stand der Technik bekannt, den Polypropylenzusammensetzungen Flammenwiderstand zu verleihen, und zwar durch die Zugabe gewisser Füllmaterialien in das geschmolzene Gemisch des Polymers. In dieser Hinsicht zeigt das US-Patent 5,130,357 ein Gemisch von Polypropylen, synthetischem Gummi, Silankupplungsreagenz, Ammoniumpolyphosphit und einer Stickstoff enthaltenden organischen Verbindung. Das US-Patent 3,892,815 und 4,005,156 verwendet Poly(polyhalonorbornenylalkyl)benzol, das mit Polypropylen gemischt ist. Das US-Patent 5,124,404 vermischt Polypropylen mit einem Copolymer des Polypropylens und einem bromierten Styrolmonomer. Das US-Patent 5,216,059 offenbart eine flammenverzögernde additive Zusammensetzung, die bei thermoplastischen Polyolefinen nützlich ist, die ein Gemisch eines halogenierten Bisphenolderivats und des Copolymers eines halogenierten Vinylaromaten, der auf Polyolefin aufgepfropft ist. Das bevorzugte Bisphenolderivat ist Tetrabrombisphenol A bis(dibromopropylether), und das bevorzugte Pfropfpolymer umfaßt Bromstyrol, das auf isotaktisches oder syndiotaktisches Polypropylen aufgepfropft ist. Das US-Patent 3,687,890 lehrt eine thermoplastische Zusammensetzung, die Polypropylen, Calciumsulfit, Calciumsulfat und Calciumcarbonat enthalten kann. Calciumsulfatfüller werden ebenfalls in den US-Patenten 3,198,596; 3,033,731; 3,953,56; 3,976,612 und 3,981,840, u.a. genannt. Antimontrioxid als flammenhemmendes Mittel wird in dem US-Patent 4,962,148 gelehrt. Das US-Patent 4,038,237 lehrt eine Zusammensetzung eines Alphaolefins, Antimontrioxid und Calciumsulfat in Gegenweart eines Strecköls, chioriertem Kohlenwasserstoff und einem Blockcopolymer eines Elastomers und eines Nicht-Elastomers. Das US-Patent 3,803,067 verleiht Polypropylen flammenhemmende Eigenschaften mit Antimontrioxid, Calciumsulfat und Chlorparaffinen, unter anderen Füllern.
Es ist äußerst wünschenswert, eine Polypropylenzusammensetzung zu bilden, die zur Bildung sehr glatter, leichtgewichtiger Folien oder dünner Platten eingesetzt werden kann, die ein ausreichendes Ausmaß an Flammenhemmung besitzen, um die Erfordernisse an Materialien mit Bauqualität zu erfüllen. In dieser Hinsicht leiden die flammenhemmenden Polypropylenzusammensetzungen des Standes der Technik unter einer Anzahl von Nachteilen. Um die flammenhemmenden Erfordernisse für kommerzielle Zwecke zu befriedigen, muß das Material den Underwriters Laboratory Test Subject 94 bestehen, der nachfolgend beschrieben wird. Die oben beschriebenen Materialien sind entweder nicht dazu in der Lage, dieses Erfordernis zu erfüllen, oder müssen eine ungeeignete Menge an Füllmaterial aufweisen, um diese Versuchsspezifikation zu erfüllen, mit dem Ergebnis, daß die aus diesem Material geformten Folien oder dünnen Platten unannehmbar dicht sind. Zusätzlich erzeugt die große Menge an Füllmaterialien ein Folien- oder Plattenmaterial, das unzureichend glatt ist, und bestenfalls eine zusätzliche, teure Preßstufe nach der Folienextrusion erfordern, um eine glatte Folie herzustellen.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Zusammensetzung, die diese Erfordernisse erfüllt. D.h., es wird eine Polypropylenzusammensetzung vorgesehen, die dazu in der Lage ist, extrudierte Folien auszubilden, die die UL 94 Flammenhemmungstestspezifikation erfüllt und ein Material mit niedriger Dichte darstellt, das ein spezifisches Gewicht geringer als 1,1 besitzt, vorteilhafterweise geringer als 1,0. Es geht ferner von einem folienbildenden Extruder mit einer sehr glatten Fläche aus, die keine zusätzliche Oberflächenpreßstufe erfordert, um so eine glatte Fläche zu erhalten. Das erfindungsgemäße Polypropylenprodukt ist vorteilhaft, da es preiswert ist und eine geringere Dichte aufweist, als die bekannten flammenhemmenden Polypropylenmaterialien, während es seine Nützlichkeit bei der Herstellung solcher Gegenstände wie Tanks, Kanäle, Gehäuse, Geräte, Automobilteile und dergleichen beibehält. Zusätzlich erzeugt die erfindungsgemäße Zusammensetzung keine irritierenden Dämpfe während der Herstellung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung liefert eine im wesentlichen einheitlich gemischte, flammenhemmende Polypropylen-Zusammensetzung, umfassend:
a) ein Polypropylen-Polymer in einer ausreichenden Menge zur Bildung einer im wesentlichen einheitlichen Zusammensetzung, wenn sie mit den anderen Zusammensetzungs-Bestandteilen vermischt wird,; und
b) von 8% bis 16 Gew% des Polypropylens von bis(2,3-Dibrompropylether) des Tetrabrombisphenols A; und
c) von 1,5% bis 6,5 Gew% des Polypropylens von Antimontrioxid; und
d) von 2% bis 7 Gew% des Polypropylens von Titandioxid; und
e) von 7% bis 17 Gew% des Polypropylens von Calciumsulfat; und
f) von 0,05% bis 0,40 Gew% des Polypropylens von Distearylpentaerythritoldiphosphit.
Die Erfindung umfaßt ebenfalls ein extrudiertes Polypropylenfolienmaterial, das die obige Zusammensetzung umfaßt. Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Formen eines flammenhemmenden Polypropylen-Folienmaterials, umfassend:
i) Bilden einer im wesentlichen einheitlich gemischten, flammenhemmenden Polypropylenzusammensetzung die die obigen Bestandteile enthält,
ii) wahlweise Trocknen des Gemisches, und
iii) Erwärmen des Gemisches auf eine Temperatur über ihrem Schmelzpunkt, um dadurch eine Schmelze der vermischten Bestandteile auszubilden, während die Schmelze vermischt wird; und
iv) Extrudieren des Gemisches durch eine folienbildende Düse und hochpolierende Walzen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung hergestellt, die im wesentlichen aus einem Gemisch der obigen Verbindungen zusammengesetzt ist. Ein Polypropylenreihenharz von im wesentlichen jeglicher Qualität, kann nach den gewünschten Leistungserfordernissen ausgewählt werden, wie z.B. Formbarkeit und mechanische Eigenschaften, einschließlich Steifheit, Wärmewiderstand und dergleichen, von der entstandenen Zusammensetzung. Der Polypropylenbestandteil ist vorteilhafterweise ein Polypropylenhomopolymer in Pelletform, das einen Schmelzpunkt im Bereich von 163ºC (325ºF) bis 168,5ºC (335ºF) besitzt. Es besitzt vorteilhafterweise ein spezifisches Gewicht im Bereich von 0,88 bis 0,91 und besonders vorteilhaft 0,90. Die gewählte Polypropylenqualität besitzt eine Schmelzflußgeschwindigkeit im Bereich von 0,2 bis 30g/10 min. und insbesondere von 1 bis 5g/10 min. Das am meisten bevorzugte Polypropylen ist die Qualität 5B82H, die kommerziell erhältlich ist von Huntsman Polypropylene Corporation, Woodbury, New Jersey. Die Menge des Polypropylens ist mindestens diejenige Menge, die ausreicht, um eine im wesentlichen einheitliche Folie zu extrudieren, wenn sie mit den anderen Zusammensetzungsbestandteilen vermischt worden ist. Es liegt vorteilhafterweise in einer Menge von mindestens etwa 70 Gew% der Gesamtzusammensetzung vor.
Die Zusammensetzung enthält dann einen halogenierten Bisphenolderivatbestandteil, der das Bis(2,3 dibrompropylether) von Tetrabrombisphenol A) darstellt und besitzt die empirische Formel C&sub2;&sub1;H&sub2;&sub0;Br&sub8;O&sub2;. Dieser Bestandteil liegt vorteilhafterweise in der Gesamtzusammensetzung in einer Menge von 8 bis 16 %, vorteilhafterweise von 10 bis 12% vor, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung. Der am meisten bevorzugte Bestandteil ist kommerziell erhältlich als PE-68 von Great Lakes Chemical Corporation in West Lafayette, Indiana.
Die Zusammensetzung enthält ferner Antimontroxid. Es liegt in einer Menge von 1,5 bis 6,5% vor, vorteilhafterweise von 2% bis 5%, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung. Dieser Bestandteil ist kommerziell erhältlich als Microfine AO3 von Anzin, Inc., in Philadelphia, Pennsylvania.
Die Zusammensetzung enthält Titandioxid in einer Menge von 2% bis 7%, und vorteilhafterweise von 2% bis 5%, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung. Dieser Bestandteil ist kommerziell erhältlich als NL 2073 von Kronos, Inc. in Houston, Texas.
Die Zusammensetzung enthält dann Calciumsulfat in einer Menge von 7% bis 17% oder bevorzugterweise von 10% bis 14%, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung. Dieser Bestandteil ist kommerziell erhältlich als 164 Calciumsulfat (wasserfrei) NF von Lenape Chemicals, Inc. in Bound Brook, New Jersey.
Die Zusammensetzung enthält Distearylpentaerythritoldiphosphit, das die empirische Formel C&sub4;&sub1;H&sub8;&sub2;O&sub6;P&sub2; besitzt. Es liegt in einer Menge von 0,05% bis 0,40% oder vorteilhafterweise von 0,10% bis 0,25% vor, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung. Dieser Bestandteil ist kommerziell erhältlich als Doverphos S680 von Dover Chemical Corporation in Dover, Ohio.
Sämtliche obigen Nicht-Polypropylenbestandteile können eine durchschnittliche Partikelgröße haben, die zufallsmäßig in Abhängigkeit von der erforderlichen Leistung ausgewählt wird, im allgemeinen bis zu 20 Micron und vorteilhafterweise bis zu 5 Micron.
Nach dem Verfahren der Erfindung werden Polypropylen und die anderen Bestandteile in den gewünschten Mengen vermischt und auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polypropylens erwärmt. Das Erwärmen und Vermischen kann in jeglicher Reihenfolge durchgeführt werden, in der bevorzugten Ausführungsform werden diese Verfahrensweisen jedoch gleichzeitig durchgeführt. Das Vermischen kann jeglicher geeigneter Vorrichtung durchgeführt werden, einschließlich eines Batch-Mischers, Banbury-Mischers, Einfach- oder Zweifach-Schraubenextruder-Bandmischpumpe, Einspritzformmaschine, Zwei-Walzen-Mühle oder dergleichen. Die Bestandteile können entweder alle sofort oder nacheinander durchgearbeitet werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Vermischungsstufe in etwa 0,1 Minuten bis etwa 10 Minuten durchgeführt und vorteilhafterweise etwa 0,3 Minuten bis etwa 5 Minuten und äußerst vorteilhaft 0,5 Minuten bis etwa 2 Minuten durchgeführt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Bestandteile oder Komponenten vorcompoundiert, wahlweise getrocknet, um einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,1% oder geringer zu erhalten und werden dann wiederum in einem erwärmten Extruder miteinander vermischt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Erwärmung bei einer Temperatur von 38ºC (100ºF) bis 343,5ºC (650ºF) durchgeführt und vorteilhafterweise von 100ºC (212ºF) bis 316ºC (600ºF) und insbesondere von 149ºC (300ºF) bis 300ºC (575ºF). Die Zusammensetzung wird danach durch eine Düse extrudiert und durch hochpolierte Chromwalzen in eine Folie oder dünne Platte, die eine Dicke von etwa 0,16 cm (1/16 inch) bis etwa 2,54 cm (1 inch), die jedoch wunschgemäß dicker oder dünner sein kann. In der bevorzugten Ausführungsform besitzt die Extrusionsdüse eine Breite, um eine Folie von 121,92 cm (48 inches) Breite herzustellen, obwohl dieses nicht kritisch ist. Ebenfalls wird in der bevorzugten Ausführungsform das Extrudat abgeschnitten, um Folien mit einer Länge von etwa 243,84 cm (96 inches) herzustellen, obwohl dieses ebenfalls nicht kritisch ist.
Das so hergestellte Folien- oder Plattenmaterial ist leichtgewichtig und besitzt vorteilhafterweise ein spezifisches Gewicht von geringer als 1,1 und vorteilhafterweise von etwa 0,88 bis etwa 0,95 und äußerst vorteilhaft von etwa 0,92 bis etwa 0,93. Zusätzlich ist die Oberfläche des extrudierten Folienmaterials sehr glatt und besitzt eine ihr eigene Oberflächenrauhigkeit (Ra) von etwa 7 bis etwa 30, und insbesondere von etwa 7 bis etwa 20, ohne daß Bedarf an einer weiteren Oberflächenpressung besteht. Solche kann gemessen werden mit einem Surtronic 3 Surface Smoothness Tester.
Es besitzt vorteilhafterweise eine Bruchfestigkeit von etwa 22747 x 10³ (3300) bis etwa 27572 x 10³ Pa (4,000 psi), gemessen nach ASTM D-638, einen Elastizitätsmodul von etwa 15509 x 10&sup5; (225,000) bis etwa 18956 x 10&sup5; Pa (275,000 psi), gemessen durch ASTM D-638; eine Enddehnung von etwa 22,5% bis etwa 27,5%, gemessen nach ASTM D-638, eine Izod Kerbschlagfestigkeit bei 22,8ºC (73ºF) von etwa 1,35 bis etwa 1,7 ft.lbs./in², gemessen durch ASTM D-256, eine Rockwell-Härte von etwa 95 bis eta 105, gemessen nach ASTM D-785 und eine Wärmeverzerrungstemperatur bei 4549 x 10² Pa (66 psi) von etwa 116ºC (240ºF) bis etwa 132ºC (270ºF) und bei 264 psi von etwa 51,5ºC (125ºF) bis etwa 68,5ºC (155ºF), gemessen nach ASTM D-648. Das Material besitzt vorteilhafterweise eine Vicat-Erweichung der Expansion von etwa 138ºC (280ºF) bis etwa 154ºC (310ºF), gemessen nach ASTM D-1545; einen linearen Expansionskoeffizienten von etwa 8 x 10&supmin;&sup5; in./in, gemessen nach ASTM D-696; und eine elektrische Volumenwiderstandsfähigkeit von > 10¹&sup6; Ohm/cm, gemessen nach ASTM D-257.
Eine besonders wichtige Eigenschaft des so hergestellten Materials liegt darin, daß es den folgenden Flammenfestigkeitstest US-94 V-O der Underwriters Laboratories besteht.

UL-94 V-O-Versuch

Die eingesetzte Vorrichtung besteht aus dem folgenden.
A. Einer Versuchskammer, Umhüllung oder Laborhaube, frei von hervorgerufenem Zug während des Versuchs.
B. Einem Bunsen- oder Tirrill-Laborbrenner, der ein Rohr mit einer Länge von 10,16 cm (4,0 inches) und einem Innendurchmesser von 0,94 cm (0,370(+ 0,06, - 0,0) inches) (+0,15 cm) besitzt. Das Rohr soll nicht mit Endbefestigungen, wie z.B. einem Stabilisator, ausgerüstet sein.
C. Einem Ringständer mit Klemmen oder Äquivalenten, einstellbar zur vertikalen Positionierung der Muster.
D. Einem Vorrat an Methangas technischer Qualität mit geeignetem Regulator und Meßeinrichtung für einheitliche Gasströmung. Naturgas mit einem Wärmegehalt von etwa 1000 Btus pro Kubikfuß hat die gleichen Ergebnisse geliefert. Andere Brennstoffgase, wie z.B. Butan, Propan und Acetylen, besitzen höhere Wärmegehalte und sind nicht geeignet.
E. Einer Stopuhr oder einer anderen Zeitnahmevorrichtung.
F. Einem Vorrat an trockener, absorbierender chirurgischer Baumwolle.
G. Eine Trocknungsvorrichtung, die entwässertes Kalziumchlorid enthält.
H. Einem Konditionierungsraum oder eine Kammer, die dazu in der Lage ist, bei 23 ± 2ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 5% aufrechterhalten werden kann.
I. Einem Konditionierungsofen, der ein Abzugsofen mit zirkulierender Luft ist und bei 70 ± 1ºC aufrechterhalten werden kann.
Versuchsmuster, 12,7 cm (5,0 inches) lang und 1,27 cm (0,50 inch) breit, bei minimaler und maximaler Dicke, wurden getestet, wobei der betrachtete Dickebereich abgedeckt wurde. Die nach dieser Methode untersuchten Proben oder Muster wurden auf eine maximale Dicke von 1,27 cm (0,50 inch) begrenzt. Die Muster mit dazwischenliegenden Dicken sollten ebenfalls vorgesehen werden und könnten untersucht werden, falls die mit minimaler und/oder maximaler Dicke erhaltenen Ergebnisse einen solchen Bedarf anzeigen. Dazwischenliegende Dicken sollten Schritte von 0,31 cm (0,123 inches) nicht überschreiten. Die maximale Muster- oder Probenbreite sollte 1,32 cm (0,52 inch) betragen, wobei die Ecken glatt sein sollten und der Radius an den Ecken sollte nicht 0,13 cm (0,05 inch) überschreiten. Falls das in Betrachtung gezogene Material in einem Bereich von Farben, Schmelzen, flammenhemmenden Additiven oder Verstärkungen auftritt, sollten Proben ebenfalls vorgesehen sein, die diese Bereiche repräsentieren. Die Proben oder Muster in Naturfarbe (falls diese Farbe eingesetzt wird), eine helle (z.B. weiße) und eine dunkle (z.B. schwarze) Farbe sollten vorgesehen werden und representativ für den Farbbereich sein, falls die Verbrennungseigenschaften im wesentlichen die gleichen sind. Proben in den Extrema von Schmelze und Verstärkungsgehalten sollten vorgesehen werden und representativ für den Bereich sein, falls die Verbrennungseigenschaften im wesentlichen gleich sind. Wenn die Verbrennungseigenschaften für sämtliche Proben, die den Bereich darstellen, nicht gleich sind, sollte die Bewertung lediglich auf das Material in den getesteten Farben, Schmelzen, flammenhemmenden Additiven und Verstärkungsgehalten begrenzt werden oder es sollten zusätzliche Proben in dazwischenliegenden Farben, Schmelzen und Verstärkungsgehalten für Tests vorgesehen werden.
Die Muster oder Proben sollten wie folgt konditioniert werden. Sätze von fünf Proben werden mindestens 48 Stunden bei einer Temperatur von 23 ± 2ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 5% vor dem Versuch konditioniert. Sätze von 5 Proben werden jeweils in einem zirkulierenden Luftofen für eine Zeitspanne von 168 Stunden bei 70 ± 1ºC konditioniert und danach in einer Trockenvorrichtung über wasserfreiem Kalziumchlorid für mindestens vier Stunden bei Raumtemperatur vor dem Testen abgekühlt.
Der Verbrennungstest soll in einer Kammer, Umhüllung oder Laborhaube durchgeführt werden, die frei von auftretendem oder erzwungenem Zug sein soll. Eine geschlossene Laborhaube mit einem wärmewiderstandsfähigen Glasfenster und einem Abzugslüfter zur Entfernung der Verbrennungsprodukte nach dem Test wird empfohlen. Jede Probe sollte 0,64 cm (1/4 inch) oberhalb mit ihrer Längsachse senkrecht durch die Klemme auf den Ringständer gehalten werden, so daß das untere Ende der Probe 0,95 cm (3/8 inch) oberhalb der Oberseite des Brennerrohres und 12 inches über einer horizontalen Schicht der trockenen, absorbierenden chirurgischen Baumwolle ist. Um die horizontale Schicht zu bilden, wird etwa 1,27 cm x 2,54 cm (0,05 x 1,0 inch) der Baumwolle aus einem Vorrat mit Daumen und Zeigefinger abgezogen und danach gestreckt und mit den Fingern in einem 50,8 cm² (20 inch)-Quadrat ausgebreitet, das eine freie Dicke von 0,64 cm (0,25 inch) besitzt. Der Brenner wird danach entfernt von der Probe hingestellt, angezündet und eingestellt, um eine blaue Flamme mit gelber Spitze mit 1,9 cm (3/4 inch) Höhe herzustellen. Die Flamme sollte dadurch erhalten werden, daß der Gasnachschub und die Luftöffnungen des Brenners eingestellt werden, bis eine 1,9 cm (0,75 inch) gelbe Flamme mit blauer Spitze hergestellt wird, und danach die Luftzufuhr gesteigert wird, bis die gelbe Spitze verschwindet. Die Höhe der Flamme wird wiederum gemessen und, falls notwendig, korrigiert. Die Versuchsflamme wird mittig unter das untere Ende der Versuchsprobe plaziert und dort für 10 Sekunden gelassen. Die Versuchsflamme wird danach mindestens 15,24 cm (6 inches) weggezogen und die Dauer der Verbrennung der Probe notiert. Wenn die Verbrennung oder Aufflammung der Probe aufhört, wird die Versuchsflamme sofort wiederum unter die Probe gestellt. Nach 10 Sekunden wird die Versuchsflamme wiederum weggezogen und die Dauer der Verbrennung und des Glühens notiert. Falls die Probe Verbrennungsmaterial oder geschmolzenes Material abtropfen läßt, während irgendeiner Flammenbehandlung, kann der Brenner bis zu einem Winkel von 45º geneigt und ferner leicht von einer der Seiten der Probe während der Flammenaussetzung weggezogen werden (1,27 cm) (0,50 inch), um zu vermeiden, daß abtropfendes Material in das Rohr des Brenners hineintropft. Falls die Probe geschmolzenes oder verbrennendes Material abtropft, oder während des Versuchs angegriffen/verbraucht wird, sollte der Brenner handgehalten werden und die Entfernung (0,45 cm/3/8 inch) zwischen dem Boden der Probe und der Oberseite des Brenners während der Flammenanwendung aufrechterhalten werden. Jegliche geschmolzenen Fäden des Materials sollten ignoriert werden und die Flamme sollte auf den Hauptteil der Probe gerichtet werden. Das folgende sollte beobachtet und aufgezeichnet werden:
A. Dauer des Verbrennens/Entflammens nach der ersten Flammenanwendung.
B. Dauer des Verbrennens/Entflammens nach der zweiten Flammenanwendung.
C. Dauer des Entflammens/Verbrennens plus Glühens nach der zweiten Flammenanwendung.
D. Ob die Muster bis zur Halteklemme gänzlich verbrennen oder nicht.
E. Ob die Muster Verbrennungspartikel abtropfen lassen, die das Baumwolleteil entzünden oder nicht.
Damit die Materialien den UL 94 V-O bestehen, sollen sie:
A. Keinerlei Muster besitzen, die unter flammender Entzündung für mehr als 10 Sekunden nach irgendeiner Anwendung der Testflamme brennen.
B. Sie sollten keine insgesamte entflammende Verbrennungszeit besitzen, die 50 Sekunden für die zehn Flammenanwendungen für jeden Satz der fünf Proben überschreiten.
C. Keinerlei Proben besitzen, die mit entflammender oder glühender Verbrennung bis zur Halteklemme brennen.
D. Keinerlei Proben besitzen, die flammende Partikel abtropfen, die die trockene, absorbierende, chirurgische Baumwolle entzünden, die 30,48 cm (12 inches) unterhalb der Versuchsprobe angeordnet ist.
E. Keinerlei Proben mit glühender Verbrennung besitzen, die mehr als 30 Sekunden nach Entfernung der Testflamme anhält.
Falls nur ein Muster oder eine Probe aus dem Satz der fünf Proben versagt, die Erfordernisse zu erfüllen, sollte ein anderer Satz von fünf Proben getestet werden. Für den Fall, daß die gesamte Sekundenanzahl des Entflammens im Bereich zwischen 51 bis 55 Sekunden liegt, sollte ein zusätzlicher Satz von fünf Proben untersucht werden. Sämtliche Proben oder Muster aus dem zweiten Satz sollten die angemessenen Erfordernisse erfüllen, damit das Material in dieser Dicke als 94 V-O klassifiziert werden kann.
Im folgenden werden Beispiele gegeben, um die Erfindung darzustellen.

BEISPIEL 1

Eine Muttermischung wird vorbereitet durch Vermischen der folgenden Zusammensetzung:
Die Bestandteile werden in eine Trommel gegeben und für 15 Minuten trommelgemischt. Danach wird das Gemisch in einen kontinuierlichen Mischer überführt und auf eine Temperatur von etwa 210ºC (410ºF) erwärmt. Die Zusammensetzung wird extrudiert und durch eine Vierfaserdüse hindurchgegeben, in einem Wasserkühlbad abgekühlt und würfelförmig zerteilt. Danach wird das Material getrocknet. Das Gemisch wird vermischt und bei einer Temperatur über seinem Schmelzpunkt in einem Extruder unter Ausbildung einer Schmelze erwärmt. Das Material wird aufeinanderfolgend durch eine folienbildende Düse und hochpolierte Walzen unter Ausbildung einer Folie oder Platte (121,92 cm) (48 inches) breit hindurchgeführt, die in einer Länge von 243,84 cm (96 inches) abgeschnitten wird. Es stellt sich heraus, daß das Material die folgenden Eigenschaften besitzt. Dichte 1,08 g/cm²; Wasserabsorption < 0,01%, Streckgrenze am Bruchpunkt von 24815 x 10³ Pa (3,600 psi), Elastizitätsmodul von 17233 x 10&sup5; Pa (250,000 psi), Enddehnung von 25%, Izod Kerbschlagfestigkeit bei 22,8ºC (73ºF) von 1,5 ft.lbs./in², Rockwellhärte von 98, eine Wärmeverzerrungstemperatur von 4549 X 10² Pa (66 psi) von etwa 121ºC (250ºF) und bei 1819,8 x 10³ Pa (264 psi) von 54ºC (130ºF), Vicat-Erweichung der Dehnung von etwa 143ºC (290ºF), einen linearen Expansionskoeffizienten von (8 x 10&supmin;&sup5; in./in) und eine elektrische Volumenwiderstandsfähigkeit von > 10¹&sup6; ohm-cm. Das Material erfüllt die UL 94 V-O-Standards.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Dem Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Diese Formulierung erfüllt den UL 94 V-O Teststandard, weist jedoch ein unanehmbar hohes spezifisches Gewicht von 1,3279 auf.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt.
Dieses Material besitzt ein niedrigeres spezifisches Gewicht von 1.0596, und erfüllt den UL 94 V-O-Test. Es wird jedoch als nicht wünschenswert angesehen, da es während des UL 94 V-O-Tests flammende Partikel abtropft.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so gebildete Folien- bzw. Plattenmaterial versagte beim UL 94 V-O-Test.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so geformte Folien- oder Plattenmaterial versagte beim UL 94 V-O-Test.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so gebildete Folien- oder Plattenmaterial versagte beim UL 94 V-O-Test.

VERGLEICHSBEISPIEL 7

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Dieses Material ist unannehmbar, da augenirritierende Dämpfe während der Versuchsdurchführung abgegeben wurden. Während der Extrusion wurden Plattenfehlstellen und Verunreinigungen bemerkt.

VERGLEICHSBEISPIEL 8

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Dieses Material ist unannehmbar, da augenirritierende Dämpfe während der Versuchsdurchführung freigesetzt wurden. Während der Extrusion wurden Plattenfehlstellen und Verunreinigungen bemerkt.

VERGLEICHSBEISPIEL 9

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so gebildete Folien- oder Plattenmaterial erfüllte den UL 94 V-O-Test, demonstrierte jedoch eine schlechte Wärmestabilität während der Verarbeitung.

VERGLEICHSBEISPIEL 10

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so gebildete Folien- oder Plattenmaterial demonstrierte eine schlechte Wärmestabilität während der Verarbeitung.

VERGLEICHSBEISPIEL 11

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so hergestellte Material erfüllte den UL 94 V-O-Test nicht.

VERGLEICHSBEISPIEL 12

VERGLEICHSBEISPIEL 13

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung gefolgt:
Das so hergestellte Material erfüllt den UL 94 V-O-Test nicht.

BEISPIEL 14

Der Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Fomulierungen in Gewichtsteilen gefolgt: Die Läufe III und V entsprechen der Anmeldung.
Die folgenden Ergebnisse wurden festgestellt.
Die Formulierungen I und IV liefern Materialien, die nicht zufriedenstellend homogen sind und zeigen eine nichteinheitliche Strömungsgeschwindigkeit und schlechte Wärmestabilität. Die Formulierung II zeigt eine schlechte Wärmestabilität. Die Formulierungen III und V, die erfindungsgemäß sind, liefern zufriedenstellende Materialien, die den UL 94 V-O-Test erfüllen.

Claims

1. Eine im wesentlichen einheitlich gemischte, flammenhemmende Polypropylen-Zusammensetzung, umfassend:

a) ein Polypropylen-Polymer in einer ausreichenden Menge zur Bildung einer im wesentlichen einheitlichen Zusammensetzung, wenn sie mit den anderen Zusammensetzungs-Bestandteilen vermischt wird,; und

b) von 8% bis 16 Gew% des Polypropylens von bis(2,3-Dibrompropylether) des Tetrabrombisphenols A; und

c) von 1,5% bis 6,5 Gew% des Polypropylens von Antimontrioxid; und

d) von 2% bis 7 Gew% des Polypropylens von Titandioxid; und

e) von 7% bis 17 Gew% des Polypropylens von Calciumsulfat; und

f) von 0,05% bis 0,40 Gew% des Polypropylens von Distearylpentaerythritoldiphosphit.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (b) in einer Menge von 10% bis 12% vorliegt, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (c) in einer Menge von 2% bis 5% vorliegt, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (d) in einer Menge von 2% bis 5% vorliegt, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (e) in einer Menge von 10% bis 14% vorliegt, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (f) in einer Menge von 0,10% bis 0,25% vorliegt, basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (b) in einer Menge von 10% bis 12% vorliegt, und wobei die Verbindung (c) in einer Menge von 2% bis 5% vorliegt, und wobei die Verbindung (d) in einer Menge von 2% bis 5% vorliegt, und wobei die Verbindung (e) in einer Menge von 10% bis 14% vorliegt, und wobei die Verbindung (f) in einer Menge von 0,1 bis 0,25% vorliegt, sämtlich basierend auf dem Gewicht des Polypropylens in der Gesamtzusammensetzung.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Polypropylenbestandteil ein Polypropylenhomopolymer ist, das einen Schmelzpunkt im Bereich von 163ºC (325ºF) bis 168,5ºC (335ºF) besitzt, sowie ein spezifisches Gewicht im Bereich von 0,88 bis 0,95 und eine Schmelzflußgeschwindigkeit im Bereich von 0,2 bis 30g/10 min.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Nicht-Polypropylenbestandteile, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 7 erwähnt werden, eine durchschnittliche Partikelgröße von bis zu 20 Mikron besitzen.

10. Verfahren zum Formen eines flammenhemmenden Polypropylen-Folienmaterials, umfassend:

i) Bilden einer im wesentlichen einheitlich gemischten, flammenhemmenden Polypropylenzusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9,

ii) wahlweise Trocknen des Gemisches, und

iii) Erwärmen des Gemisches auf eine Temperatur über ihrem Schmelzpunkt, um dadurch eine Schmelze der vermischten Bestandteile auszubilden, während die Schmelze vermischt wird; und

iv) Extrudieren des Gemisches durch eine folienbildende Düse und hochpolierende Walzen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Erwärmung auf eine Temperatur von 38ºC (100ºF) bis 343,5ºC (650ºF) durchgeführt wird.

12. Flammenhemmende Polypropylenfolie, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 10.

13. Flammenhemmende Polypropylenfolie nach Anspruch 12, die ein spezifisches Gewicht von 1,0 oder geringer aufweist.