-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flammenhemmende Harzzusammensetzung,
welche einen hohen Flammschutz vergleichbar zu jenem von einer Polyvinylchlorid-(PVC)-Zusammensetzung aufweist
und als ein Beschichtungsmaterial von elektrischen Drähten, Kabeln
und ähnlichem
verwendet werden kann, und von einer PVC-Zusammensetzung als ein
Ergebnis der Tatsache, daß sie
eine geringere relative Dichte als die PVC-Zusammensetzung aufweist, getrennt werden
kann und welche frei von einem Halogen ist und verbrannt werden
kann.
-
Technischer
Hintergrund
-
PVC-Zusammensetzungen
sind weit verbreitet als Beschichtungswerkstoffe für elektrische
Drähte, Schläuche, Bänder, Verpackungsmaterialien
und Baumaterialien aufgrund ihrer guten elek trisch isolierenden Eigenschaften
und der selbst verlöschenden
Flammenhemmung.
-
Da
PVC-Zusammensetzungen jedoch Chlor (Cl) als ein Halogen enthalten,
entwickeln sich bei der Verbrennung korrosive Gase, wie z.B. HCl
und giftige Gase, wie z.B. Dioxin. Deshalb gibt es das Problem,
daß Abfälle von
verschiedenartigen PVC-Produkten
nicht verbrannt werden können
und zur Zeit PVC-Produkte vergraben
werden. Da jedoch in PVC-Verbindungen ein Pb-basierter Stabilisator
als Zusatz verwendet wird, wird der Stabilisator in den Boden eluiert,
wodurch es schwierig gemacht wird, PVC-Produkte als Industrieabfall
zu behandeln.
-
Wenn
anstelle von PVC halogenfreies Polyethylen (PE) und Polypropylen
(PP) als Harzzusammensetzungen verwendet werden, können sie
verbrannt werden, da bei der Verbrennung kein schädliches
Gas entwickelt wird. Diese halogenfreien Harzzusammensetzungen haben
jedoch den Nachteil, daß der
Flammschutz dem von PVC unterlegen ist. Vergleicht man die Sauerstoffindizes
(OI) der Verbindungen als ein Maß für die Bewertung der Harzzusammensetzung,
so reicht der OI von PVC von 23 bis 40, wohingegen der OI von PE
und PP schlechter ist, grob 17 bis 19.
-
Um
einer halogenfreien Harzzusammensetzung, wie z.B. PE oder PP, die
Flammhemmwirkung zu verleihen, wird eine hydratisierte anorganische
Verbindung, wie z.B. Mg(OH)2 hinzugesetzt.
Die relative Dichte der hydratisierten anorganischen Verbindung
ist jedoch groß und
120 Masseteile oder mehr der hydratisierten anorganischen Verbindung
müssen
hinzugesetzt werden zum Erhalt einer Flammhemmwirkung, die äquivalent zu
jener von PVC ist, so daß die
relative Dichte der flammenhemmenden Harzzusammensetzung, die durch Hinzufügen der
hydratisierten anorganischen Verbindung erhalten wird, ungefähr entsprechend
jener von PVC ist. Deshalb gibt es das Problem, daß ein derartiger
Kunststoff nicht abgetrennt werden kann unter Verwendung eines Unterschiedes
in der relativen Dichte bei Verwendung von Wasser als einer Standardflüssigkeit.
-
Der
aufbereitete Kunststoff wird in gleichförmig fließendes Wasser eingebracht und
danach aufgrund eines Unterschiedes in der relativen Dichte vor
der Verbrennung abgetrennt zum Recyceln oder Entfernen von PVC,
das Dioxin entwickelt. Wie in 1 gezeigt,
schwimmen Olefin-Kunststoffe 1, wie z.B. PP und PE auf dem
Wasser, da ihre relative Dichte (ungefähr 0,9) kleiner ist als jene
von Wasser, wohingegen PVC 2 mit einer relativen Dichte
(ungefähr
1,3), die größer als
jene von Wasser ist, sinkt. Styrol-Kunststoffe 3 sinken
an einem unterschiedlichen Ablagerungsort gegenüber jenem von PVC 2,
da ihre relative Dichte (ungefähr
1,1) größer als
jene von Wasser und kleiner als jene von PVC 2 ist. Als
ein Ergebnis werden auf dem Boden des Selektionsbehälters zwei
Arten von Ablagerungen ausgebildet, eine der Styrol-Kunststoffe 3 und
die andere der PVC-Kunststoffe 2. Entsprechend können unter
Verwendung dieser Eigenschaften die obigen drei Arten von Kunststoff
getrennt werden. Es gibt jedoch den Nachteil, daß die oben erwähnte halogenfreie
flammgeschützte Harzzusammensetzung
und PVC nicht getrennt werden können,
da ihre relativen Dichten ungefähr
gleich sind.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Harzzusammensetzung, die eine Flammhemmwirkung entsprechend jener
von PVC aufweist, bei Verbrennung kein schädliches Gas entwickelt und
von PVC aufgrund eines Unterschiedes in der relativen Dichte getrennt
werden kann.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Die
halogenfreie flammhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung wird hergestellt durch Hinzufügen von nicht weniger als fünf Masseteilen
und weniger als 50 Masseteilen einer hydratisierten anorganischen
Verbindung und nicht weniger als einem Masseteil und nicht mehr
als 55 Masseteilen eines Hilfs-Flammhemmmittels, das Silikonpulver
und/oder ein silikonmodifiziertes Polymer enthält, mit einer Wirkung des Bildens
einer kohleartigen thermisch isolierenden Schicht beim Verbrennen
und/oder einer Wirkung der Schaumbildung bei hoher Temperatur, wodurch
Wasserdampf eingeschlossen wird in einem Polyolefinharz, so daß die resultierende
flammhemmende Harzzusammensetzung eine relative Dichte von 1,14
oder weniger und einen Sauerstoffindex von 24 oder mehr aufweist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
durch Verwendung der hydratisierten anorganischen Verbindung in
Kombination mit dem Hilfs-Flammhemmmittel mit den obigen Wirkungen
zum Erhalt eines synergistischen Effekts, gleichzeitig ein bevorzugter
Flammschutz und eine niedrige relative Dichte erhalten werden. Wenn
die relative Dichte der halogenfreien flammenhemmenden Harzzusammensetzung
1,14 oder weniger ist, ist es möglich,
aufgrund des Unterschiedes in der relativen Dichte sie von PVC zu
fraktionieren. Wenn der OI der halogenfreien flammenhemmenden Harzzusammensetzung
24 oder mehr ist, hat sie eine Flammhemmwirkung, die identisch zu
jener von PVC ist.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein Diagramm zum Erläutern
der Ablagerungsorte von Kunststoffen in einem Wasserstrom.
-
Günstigste
Weise der Ausführung
der Erfindung
-
In
der vorliegenden Erfindung verwendete bevorzugte Polyolefinharze
beinhalten beispielsweise Polyethylen (PE) (z.B. lineares Polyethylen
niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen sehr niedriger Dichte (VLDPE), Polyethylen
niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) und
Polyethylen hoher Dichte (HDPE)), Polypropylen (PP), Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer (EVA),
Ethylen-Ethyl-Acrylat-Copolymer (EEA), Ethylen-Butyl-Acrylat-Copolymer
(EBA), Ethylen-Propylen-Gummi (EPR), Ethylen-(Meth)Acrylat-Copolymere und
Olefin-Copolymere. Es ist auch möglich,
ein säuremodifiziertes
Polyolefin zu verwenden, das durch Reagieren mit einer ungesättigten
Carbonsäure,
wie beispielsweise Maleinanhydrid, und Acrylat oder einem Derivat
desselben bei oder nach der Polymerisation des Polyolefinharzes
modifiziert wurde.
-
Diese
Harze können
alleine oder in Kombination verwendet werden. Das Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer
(EVA) und das Ethylen-Ethyl-Acrylat-Copolymer
(EEA) sind besonders geeignet, da die Flammhemmwirkung des Harzes
selbst vergleichsweise hoch ist. Die Harze werden vorzugsweise alleine
verwendet, oder EVA und EEA werden nach Vermischung derselben verwendet,
oder EVA und/oder EEA werden vorzugsweise verwendet nach Vermischung
mit dem anderen Harz in einem geeigneten Verhältnis. Da EPR überlegen
in den elektrischen Isolationseigenschaften und der Biegsamkeit
ist, werden EVA und/oder EEA und EPR bevorzugter verwendet nach
Vermischung derselben. Wenn EVA und EPR nach Vermischung verwendet
werden, reicht beispielsweise der Anteil von EVA vorzugsweise von
80 bis 40 (Masseprozent) und der Anteil von EPR vorzugsweise von
20 bis 60 (Gewichtsprozent).
-
Wenn
EVA und EEA verwendet werden, reicht der Gehalt des Monomers (VA,
EA), das in der Copolymerisation mit Ethylen verwendet wird, vorzugsweise
von 15 bis 40 Gew.-%. Wenn der Gehalt des Monomers kleiner ist als
der obige Bereich, ist die Flammhemmwirkung schlecht. Wenn er andererseits
größer ist
als der obige Bereich haften die Kügelchen aneinander aufgrund
von Klebrigkeit (Adhäsion)
und die Bearbeitbarkeit beim Extrudieren ist herabgesetzt, was nicht
gewünscht
ist.
-
Die
hydratisierten anorganischen Verbindungen, die in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, können
solche sein, die beim Verbrennen in ein Oxid und Wasserdampf zersetzt
werden, wodurch eine Flammhemmwirkung entwickelt wird und es kann
beispielsweise Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2)
und Aluminiumhydroxid verwendet werden. Insbesondere Magnesiumhydroxid
wird bevorzugt. Bevorzugt werden die Affinität zu dem Harz und die thermischen
Zersetzungseigenschaften verbessert durch eine Oberflächenbehandlung
des Magnesiumhydroxids unter Verwendung von Stearinsäure, einem
Oxal-Anion und einem Silan-Verknüpfungsmittel.
Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid können in Kombination verwendet
werden.
-
Wenn
die hydratisierte anorganische Verbindung (z.B. Mg(OH)2)
dem Polyolefinharz zugesetzt wird, wird die Temperatur durch Zerlegen
der hydratisierten anorganischen Verbindung in ein Oxid und Wasserdampf
beim Verbrennen erniedrigt und gleichzeitig die Sauerstoffzufuhr
zu dem verbrennenden Abschnitt durch entwickelten Wasserdampf unterbunden.
Es ist möglich,
die Ausbreitung des Feuers auf andere Abschnitte der Harzoberfläche zu verhindern.
Die Verhinderung der Ausbreitung des Feuers wird durch die Adhäsion des
Oxids an dem verbrannten Abschnitt verursacht.
-
Der
Anteil der hydratisierten anorganischen Verbindung ist nicht weniger
als 5 Masseteile und weniger als 50 Masseteile, vorzugsweise nicht
weniger als 20 Masseteile und weniger als 50 Masseteile und in bevorzugterer
Weise nicht weniger als 30 Masseteile und weniger als 50 Masseteile,
basierend auf 100 Masseteilen des Polyolefinharzes. Wenn der Anteil
der hydratisierten anorganischen Verbindung zu klein ist, wird die
bevorzugte Flammhemmwirkung nicht erzielt. Wenn andererseits der
Anteil zu groß ist,
wird die relative Dichte der halogenfreien flammhemmenden Harzzusammensetzung
zu groß,
wodurch es unmöglich
wird, sie von PVC-Verbindungen unter Verwendung eines Unterschiedes
in der relativen Dichte zu trennen.
-
Wenn
eine beschichtete Molybden-Verbindung als die hydratisierte anorganische
Verbindung verwendet wird, wird die Flammhemmung wirkungsvoll verbessert,
was es möglich
macht, die relative Dichte der flammenhemmenden Harzzusammensetzung
zu erniedrigen durch die Verringerung des Betrags der hydratisierten anorganischen
Verbindung. Die zur Beschichtung verwendete Molybden-Verbindung
beinhaltet beispielsweise Molybden-Oxide, wie z.B. Molybden-Trioxid;
Molybden-Sulfide wie z.B. Molybden-Disulfid; und Molybdate, wie z.B. Ammonium-Dimolybdat,
Calcium-Molybdat, Zink-Molybdat, Kalium-Molybdat und Natrium-Molybdat.
-
Wenn
die durch Behandeln von Aluminiumhydroxid, Calzium-Carbonat oder Magnesium-Hydroxid
mit Ammonium-Molybdat hergestellten hydratisierten anorganischen
Verbindungen verwendet werden, werden gute Resultate erzielt. Wenn
eine mit einer Molybden-Verbindung behandelte hydratisierte anorganische
Verbindung verwendet wird, kann eine bevorzugte flammenhemmende
Harzzusammensetzung erhalten werden durch Hinzufügen der behandelten Verbindung
mit einem Anteil der von nicht weniger als 5 Masseteilen bis weniger
als 40 Masseteile basierend auf 100 Masseteilen des Polyolefinharzes
reicht.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Hilfs-Flammhemmmittel,
das in Kombination mit der hydratisierten anorganischen Verbindung
verwendet wird, solche, die beim Verbrennen eine Wirkung des Bildens einer
kohleartigen thermisch isolierenden Schicht bei hoher Temperatur
(500°C oder
höher)
ausüben
oder eine Wirkung des starken Schäumens bei hoher Temperatur
(400°C)
ausüben,
wodurch Wasserdampf darin eingeschlossen wird, oder die diese beiden
Wirkungen gleichzeitig ausüben.
-
Durch
Verwenden eines Hilfs-Flammhemmmittels mit diesen Wirkungen in Kombination
mit der hydratisierten anorganischen Verbindung wird die Flammhemmwirkung
der Harzzusammensetzung wirkungsvoll verbessert durch einen synergistischen
Effekt beider, was es möglich
macht, gleichzeitig eine hohe Flammhemmwirkung und eine niedrige
relative Dichte zu erzielen. Das Flammhemmmittel kann organisch
oder anorganisch sein und ist vorzugsweise eines, das mit der hydratisierten
anorganischen Verbindung einen synergistischen Effekt ausübt durch
Hinzufügen
von lediglich einem kleinen Anteil desselben, so daß zu einer
Verbesserung der Flammhemmwirkung beigetragen wird.
-
Zum
Erhalt einer flammenhemmenden Harzzusammensetzung mit einer niedrigen
relativen Dichte kann das Hilfs-Flammhemmmittel bei der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise eines mit einer geringen Dichte sein und
spezieller ein solches mit einer Dichte von weniger als 1,5 g/cm3. Das Hilfs-Flammhemmmittel kann vorzugsweise
eines sein, das frei von einem Schwermetall, wie z.B. Pb ist.
-
Wenn
die Menge des Hilfs-Flammhemmmittels bei der vorliegenden Erfindung
zu klein ist, wird eine bevorzugte Flammhemmwirkung nicht erhalten.
Wenn andererseits die Menge zu groß ist, wird die relative Dichte
der halogenfreien flammhemmenden Harzzusammensetzung zu groß, wodurch
es unmöglich
wird, sie von PVC unter Verwendung eines Unterschiedes in der relativen
Dichte zu trennen. Wenn das Hilfs-Flammhemmmittel in Kombination
mit der hydratisierten anorganischen Verbindung von nicht weniger
als einem Gewichtsanteil und nicht mehr als 55 Gewichtsanteilen
basierend auf 100 Gewichtsanteilen des Polyolefinharzes verwendet
wird, können
die Bedingungen der gewünschten
relativen Dichte und Flammhemmwirkung gleichzeitig erfüllt werden.
-
Das
als ein Hilfs-Flammhemmmittel verwendete Silikonpulver ist ein Organosiloxanpolymer
und hat eine Methylgruppe und eine Phenylgruppe. Ein Gummi-Silikonöl, das ein Öl hoher
Viskosität
mit einem Molekulargewicht von ungefähr 300.000 bis 1.000.000 ist,
kann ebenfalls in dem Hilfs-Flammhemmmittel enthalten sein.
-
Diese
Silikonverbindungen bilden beim Verbrennen eine kohleartige thermisch
isolierende Schicht, wodurch sie zu einer Verbesserung der Flammhemmwirkung
beitragen, wenn sie in Kombination mit der hydratisierten anorganischen
Verbindung verwendet werden. Da das Gummi-Silikonöl und das
Silikonpulver eine kleinere Dichte haben als die hydratisierte anorganische
Verbindung, können
eine geringe spezifische Dichte und eine hohe Flammhemmwirkung der
Harzzusammensetzung gleichzeitig verwirklicht werden durch Hinzufügen des
Silikonpulvers oder des Gummi-Silikonöls und des Silikonpulvers anstelle
der Verringerung der Menge der hydratisierten anorganischen Verbindung.
-
Da
das gummiartige Silikon eine niedrigere relative Dichte als das
Silikonpulver hat, kann die Menge der hydratisierten anorganischen
Verbindung durch Verwenden des gummiartigen Silikons erhöht werden. Deshalb
bewirkt es, daß eine
Harzzusammensetzung mit einer niedrigen relativen Dichte und einer
hohen Flammhemmwirkung erhalten wird. Andererseits ist das Silikonpulver
vorteilhaft im Hinblick darauf, daß die Knetzeit verkürzt werden
kann, da das Silikonpulver vorher in dem anderen Pulvermaterial
dispergiert werden kann, d.h. es kann im Vergleich zu dem Gummi-Silikonöl einfach
in dem Harz verteilt werden.
-
Wenn
das Gummi-Silikonöl
als Hilfs-Flammhemmittel verwendet wird, ist eine bevorzugte Menge
nicht weniger als ein Masseteil und nicht mehr als 40 Masseteile
basierend auf 100 Masseteilen des Polyolefinharzes. Wenn das Silikonpulver
verwendet wird, ist eine bevorzugte Menge nicht weniger als 3 Masseteile
und nicht mehr als 55 Masseteile auf der Grundlage von 100 Masseteilen
des Polyolefinharzes. Wenn das Gummi-Silikonöl und das Silikonpulver in
Kombination verwendet und sie in einer Gesamtmenge von 1 bis 55
Masseteilen zugesetzt werden. Wenn die Menge des Gummi-Silikonöls und des
Silikonpulvers zu gering ist, wird die Wirkung der Erhöhung der
Flammhemmwirkung nicht erhalten. Sogar wenn sie in einer Menge hinzugesetzt
werden, die größer als
der obige Bereich ist, werden die Kosten für die Ausgangsmaterialien ansteigen aber
keine Verbesserung in der Flammhemmwirkung kann erwartet werden.
-
Außer dem
Silikonpulver und dem gummiartigen Silikonöl mit Silikonpulver kann beispielsweise
auch ein silikonmodifiziertes Polymer als Hilfs-Flammhemmmittel
verwendet werden. Es kommt in Betracht, daß das silikonmodifizierte Polymer
auch eine kohleartige thermisch isolierende Schicht beim Verbrennen
bil det und zu einer Verbesserung in der Flammhemmwirkung beiträgt, wenn
es in Kombination mit der hydratisierten anorganischen Verbindung
verwendet wird. Spezielle Beispiele desselben beinhalten silikonmodifiziertes
Polyethylen, silikonmodifiziertes Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer,
silikonmodifiziertes Ethylen-Ethyl-Acetat-Copolymer und siliconmodifiziertes
Ethylen-Methyl-Methacetat-Copolymer.
-
Eine
bevorzugte Menge des silikonmodifizierten Polymers ist nicht weniger
als 3 Masseteile und nicht mehr als 30 Masseteile und insbesondere
vorzugsweise nicht weniger als 5 Masseteile und nicht mehr als 20 Masseteile
basierend auf 100 Masseteilen des Polyolefinharzes. Wenn die Menge
des silikonmodifizierten Polymers zu gering ist, wird die Wirkung
der Erhöhung
der Flammhemmwirkung nicht erhalten. Sogar wenn das silikonmodifizierte
Polymer in einer Menge hinzugesetzt wird, die größer ist als der obige Bereich,
werden die Kosten der Ausgangsmaterialien steigen, aber keine Verbesserung
in der Flammhemmwirkung kann erwartet werden.
-
Zusätzlich zu
dem Hilfs-Flammhemmmittel kann auch eine Molybden-Verbindung hinzugesetzt
werden. Es kommt in Betracht, daß die Molybden-Verbindung als
ein Katalysator zum Beschleunigen der Bildung einer Kohle durch
das Hilfs-Flammhemmmittel dient und zum Erhalt einer hohen Flammhemmwirkung
wirkungsvoll ist. Spezielle Beispiele desselben beinhalten Molybden-Oxide,
wie z.B. Molybden-Trioxid; Molybden-Sulfide, wie z.B. Molybden-Disulfid und Molybdate,
wie z.B. Ammonium-Dimolybdat, Kalzium-Molybdat, Zink-Molybdat, Kalium-Molybdat
und Natrium-Molybdat. Diese Molybden-Verbindungen können alleine
oder in Kombination verwendet werden. Wenn die Menge der Molybden-Verbindung
zu gering ist, wird der Effekt der Erhöhung der Flammhemmwirkung nicht
erhalten. Wenn die hinzugesetzte Molybden-Verbindung in ihrer Menge
größer als
der obige Bereich ist, werden die Kosten für die Ausgangsmaterialien ansteigen
und die relative Dichte wird ebenfalls anwachsen. Deshalb beträgt die Menge
vorzugsweise nicht weniger als 5 Masseteile und nicht mehr als 20
Masseteile.
-
Wenn
sie in Kombination mit der hydratisierten anorganischen Verbindung
verwendet werden, beinhalten Beispiele des Hilfs-Flammhemmmittels mit einer Wirkung des
Schäumens,
wodurch Wasserdampf eingeschlossen wird, Zink-Methacrylat, das ebenfalls
als Hilfs-Flammhemmmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann.
-
Bevorzugt
wird zu der halogenfreien flammenhemmenden Harzzusammensetzung der
vorliegenden Erfindung weiterhin ein Antioxidans hinzugesetzt. Das
Antioxidans ist nicht speziell eingeschränkt, aber Phenol- und Amin-basierte
Antioxidationsmittel können
verwendet werden. Wenn die Menge des Antioxidans zu gering ist,
wird die Zusatzwirkung nicht erhalten. Wenn andererseits die Menge
zu groß ist,
treten manchmal ein Ausblühen
und Ausbluten auf. Deshalb ist die Menge vorzugsweise nicht weniger
als 0,1 Masseteile und nicht mehr als 2,0 Masseteile basierend auf
100 Masseteilen des Polyolefinharzes.
-
Entsprechend
dem beabsichtigten Zweck können
zusätzlich
zu den obigen Additiven beispielsweise geeignete Additive, wie z.B.
Ultraviolettabsorber, Vernetzungsmittel, Kupferinhibitoren, Pigmente,
Farbstoffe, Färbemittel
und Feinpulver aus anorganischem Material, wie z.B. Talk, eingelagert
werden. Als Additiv können solche,
die frei von einem Halogen und insbesondere frei von Blei (Pb) sind,
gewählt
werden. Diejenigen, die die geringstmöglichen Mengen an schädlichen
Schwermetallen wie z.B. Cadmium (Cd) enthalten, sind bevorzugt.
Der Gehalt des Schwermetalls in der halogenfreien flammenhemmenden
Harzzusammensetzung ist vorzugsweise auf weniger als 0,1 Gew.-%
verringert.
-
Die
halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung kann vernetzt sein. Das Vernetzungsverfahren beinhaltet
beispielsweise ein Verfahren des Hinzufügens von 0,5 bis 2,0 Gew.-%
eines organischen Peroxides, wie z.B. Dicumyl-Peroxid (DCP), zu
einer flammenhemmenden Harzzusammensetzung, gefolgt von Formen und
Erwärmen,
ein Verfahren des Formpressens einer flammenhemmenden Harzzusammensetzung,
gefolgt durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, Gamma(γ)-Strahlen usw., und
ein Verfahren des Hinzusetzens einer Silanverbindung, wie z.B. Vinyltrimethoxysilan
und eines organisches Peroxides, wie z.B. DCP, zu einer flammenhemmenden
Harzzusammensetzung, Kneten und Formen der Mischung und Vernetzen
(Silan-Vernetzen) durch Kontakt mit Wasser.
-
Gemäß der halogenfreien
flammenhemmenden Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann
eine Harzzusammensetzung erhalten werden, bei der ein Sauerstoffindex
von 24 oder höher
und eine selbstverlöschende
Flammhemmwirkung äquivalent
zu jener von PVC erhalten werden. Die halogenfreie flammenhemmende
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verbrennt in dem
Fall eines Feuers sehr wenig und entwickelt wenig Rauch. Da die
halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung frei von Halogenen
ist, entwickeln sich bei Verbrennung nicht giftige Gase, wie z.B.
Dioxin und Halogengase. Deshalb kann die halogenfreie flammenhemmende
Harzzusammensetzung verascht werden und entwickelt kein giftiges
Gas bei Verbrennung. Aufgrund eines Unterschiedes in der relativen
Dichte kann die halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung
durch Verwendung von fließendem
Wasser als einer Standardflüssigkeit
leicht von PVC-Materialien getrennt PVC-Materialien getrennt werden,
da ihre relative Dichte kleiner als jene von PVC ist. Folglich kann
die halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung durch Fraktionierung
und Rückgewinnung
recycelt werden, wodurch es möglich
wird, Wärme
rückzugewinnen,
wenn sie als ein Brennstoff verwendet wird, oder sie als ein Material
wiederzuverwenden. Weiterhin kann die halogenfreie flammenhemmende
Harzzusammensetzung vergraben werden, da nicht Blei herausgelöst wird.
-
Die
Witterungsbeständigkeit
des Harzes wird durch Hinzufügen
von Ruß oder
einer Silikonverbindung als Hilfs-Flammhemmmittel verbessert. Da
die Hinzufügung
der Silikonverbindung die Witterungsbeständigkeit verbessern kann und
nicht eine starke Färbung
des Harzes verursacht, kann eine Harzzusammensetzung mit einer guten
Farbeigenschaft erhalten werden.
-
Die
halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung ist geeignet zur Verwendung als ein Isolationsmaterial
für verschiedene
elektrische Drähte
und Kabel, z.B. als isolierender elektrischer Draht, elektrischer
Draht zum Verdrahten von elektronischen Geräten, elektrischer Draht für Automobile,
elektrischer Draht für
Anlagen, als Stromkabel, isolierender elektrischer Draht für Außenverkabelungen,
elektrischer Draht für
Netzstrom, für
Steuerkabel, Telekommunikationskabel, Meßtechnikkabel, Signalkabel,
bewegliche Kabel und Seekabel; Zubehörteile für elektrische Drähte und
Kabel (insbesondere Schrumpfschlauch, Gummi-Zugentlastungskabel,
etc.), wie z.B. Hüllmaterial,
Bänder,
Einlagerungsmaterial, Gehäuse, Stopfen
und Bänder;
elektrische Artikel, wie z.B. Leitungsrohre, Verdrahtungskanäle und Badschächte; und landwirtschaftliche
Folie, Wasserschläuche,
Gasrohrbeschichtungsmaterialien, Innengebäudematerialien, Einrichtungsmaterialien,
Spielzeugmaterialien und Bodenmaterialien.
-
Wenn
die halogenfreie flammenhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung als eine elektrischer Draht und ein Spannungsversorgungskabel
verwendet wird, kann ein Produkt mit einer exzellenten Biegsamkeit,
guten Steckerabwinklungseigenschaften und exzellenter Kriechstromfestigkeit
des Steckerabschnitts erhalten werden.
-
Der/das
flammenhemmende elektrische Draht/Kabel der vorliegenden Erfindung
wird erhalten durch Verwenden der flammenhemmenden Harzzusammensetzung
als ein Hüllmaterial,
als ein Isolatormaterial oder ein Einlagerungsmaterial auf einem
Draht mit verdrillten Adern und seine Struktur ist für den beabsichtigten Zweck
geeignet entworfen. Im allgemeinen gibt es viele Kabel, bei denen
lediglich eine Hülle
aus einer flammenhemmenden Harzzusammensetzung gebildet ist. Falls
notwendig kann die flammenhemmende Harzzusammensetzung durch Einlagern
eines Pigmentes gefärbt
werden und der Isolator und die Hülle können aus der gefärbten Harzschicht
gebildet werden.
-
Der/das
flammenhemmende elektrische Draht/Kabel oder etwas dazu Ähnliches
der vorliegenden Erfindung werden durch Auftragen der flammenhemmenden
Harzzusammensetzung als ein Beschichtungsmaterial für den elektrischen
Draht, das Kabel oder etwas dazu Ähnliches (z.B. Leitungsrohr,
Rohrleitung, Röhre, Band,
etc.) erhalten und können
eine hinreichend hohe Flammhemmwirkung erreichen, so daß sie von
einem 60°-geneigten
Verbrennungstest, der in dem japanischen Gesetz für die Steuerung
elektrischer Anlagen definiert ist, einem vertikalen Verbrennungstest,
der in dem UL-Standard definiert ist, einem vertikalen Schachtverbrennungstest,
der in dem IEEE-Standard 383 definiert ist und einem vertikalen
Schachtverbrennungstest, der in dem IEC-Standard 332-1 definiert
ist, zumindest einen bestehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann
ein elektrischer/s Draht/Kabel erhalten werden, das beide Verbrennungstests
besteht, die in dem Gesetz für
die Steuerung elektrischer Anlagen und dem IEEE-Standard 383 vorzugsweise
definiert sind oder in bevorzugterer Weise die drei Verbrennungstests
besteht, die in dem Gesetz zur Steuerung elektrischer Anlagen, dem
IEC-Standard 332-1 und dem IEEE-Standard 383 definiert
sind und in bevorzugterer Weise die vier Verbrennungstests besteht,
die in dem Gesetz zur Steuerung elektrischer Anlagen, dem UL-Standard,
dem IEC-Standard 332-1 und dem IEEE-Standard 383 definiert
sind.
-
Das
Sauerstoffindexverfahren ist ein effektives Verfahren zum Vergleichen
und Bewerten der Flammenhemmungen der Harzkompositionen als Materialien,
wohingegen die obigen Verbrennungstests Verfahren zum Bewerten der
Flammhemmwirkung sind, wenn die Harzzusammensetzung auf eine Überzugsschicht eines
elektrischen Drahtes, Kabels oder etwas dazu Ähnlichem aufgebracht wird und
es wichtig ist, die Anwendbarkeit der flammenhemmenden Harzzusammensetzung
zu bewerten.
-
Entsprechend
der beabsichtigten Verwendung des elektrischen Drahtes/Kabels der
vorliegenden Erfindung kann bei der Herstellung des elektrischen
Drahtes/Kabels ein Aufschäumen
hervorgerufen werden durch vorheriges Hinzusetzen eines geeigneten
Schaumbildners zu der flammenhemmenden Harzzusammensetzung. In diesem
Fall ist der Grad des Aufschäumens
vorzugsweise 10% oder weniger.
-
Wenn
aus der flammenhemmenden Harzzusammensetzung ein Isolator gebildet
wird, wird der Volumenwiderstand vorzugsweise auf 1 × 1013 (Ω∙cm) eingestellt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein verwendbares flammenhemmendes elektrisches Kabel/ein
verwendbarer flammenhemmender elektrischer Draht mit einem Isolator
und/oder einer Hülle,
die eine exzellente selbstverlöschende
Flammhemmwirkung aufweisen, erhalten werden. Der/das flammenhemmende elektrische
Draht/Kabel der vorliegenden Erfindung verbrennt im Falle eines
Feuers sehr wenig und entwickelt wenig Rauch. Da das Isolatormaterial
und Hüllmaterial
frei von Halogen sind, werden bei der Verbrennung giftige Gase,
wie z.B. Dioxin und Halogengas, nicht entwickelt. Deshalb kann der/das
flammenhemmende elektrische Draht/Kabel verascht werden und entwickelt
bei Verbrennung keine giftigen Gase.
-
[Beispiele]
-
Die
Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden
speziellen Beispiele klar. Entsprechend den Rezepturen (Einheiten:
Masseteile), die in Tabelle 1 bis 3 unten gezeigt sind, wurden verschiedene
Bestandteile eingebaut und unter Verwendung eines Kneters geknetet
zum Erhalt einer Harzzusammensetzung. In Beispiel 11 wurde ein Teil
DCP als ein Vernetzungsmittel hinzugesetzt. In Beispiel 12 wurden
0,1 Teile DCP und 1,8 Masseteile Vinyltrimethoxysilan als ein Vernetzungsmittel
hinzugesetzt.
-
Zum
Durchführen
des Verbrennungstests wurde ein Leiter mit 2 mm2 mit
einer Harzzusammensetzung nach dem Kneten mit einer Dicke von 0,8
mm beschichtet durch Extrudieren der Harzzusammensetzung zum Herstellen
eines elektrischen Drahtes. Nach dem Beschichten mit der Harzzusammensetzung
wurde die Harzzusammensetzung vernetzt, indem sie in Beispiel 11
und 12 einer Wärmebehandlung
oder einem Heißwasser-Tauchbehandlung
ausgesetzt wurde. Unter Verwendung des resultierenden elektrischen Drahtes
wurden Verbrennungstests durchgeführt entsprechend jedem der
folgenden Tests: einem 60°-geneigten
Verbrennungstest, der in dem Gesetz zur Steuerung elektrischer Anlagen
definiert ist, einem Vertikalverbrennungstest, der in UL-Standard
VW-1 definiert ist, und einem Vertikalschacht-Verbrennungstest,
der in IEC-Standard 332-1 und IEEE-Standard 383 definiert
ist. Das Bestehen des Verbrennungstests wird durch das Symbol "O" dargestellt und das Nichtbestehen des
Tests wird durch das Symbol "X" dargestellt.
-
Der
Sauerstoffindex (OI) entsprechend dem in JIS K7201 definierten Testverfahren,
die Zugfestigkeit und Elongation entsprechend dem in JIS K7113 definierten
Verfahren und die relative Dichte der Harzzusammensetzung wurden
gemessen. Die Resultate sind in den Tabellen unten gezeigt. Bezüglich der
Bewertung der Zugfestigkeit wird eine Zugfestigkeit von 1 kgf/mm2 oder mehr mit "OK" bewertet,
während
eine Zugfestigkeit von 1 kgf/mm2 oder weniger
mit "NG" bewertet wird. Bezüglich der
Bewertung der Elongation wird eine Elongation von 250% oder mehr
mit "OK" bewertet, während eine
Elongation von 150% oder weniger mit "NG" bewertet
wird.
-
-
-
-
Die
spezifischen entsprechenden Harze und deren Rezepturen, die in den
obigen Tabellen beschrieben sind, sind wie folgt.
EVA: Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer
mit einer Schmelzflußgeschwindigkeit
(hier im folgenden abgekürzt
mit MFR) von 2,5 und einem Vinyl-Acetat-Gehalt von 19%.
EEA:
Ethylen-Ettyl-Acetat-Copolymer mit einem MFR von 0,5 und einem Ethyl-Acrylat-Gehalt
von 20%.
EPR: Ethylen-Propylen-Gummi, EPT #3045, hergestellt
durch Mitsui Chemicals Co., Ltd.
Olefin-Copolymer: Mooney-Viskosität von ML1+
4 (100°C)
40, Ethylen-Gehalt von 70% bezogen auf Mol, Propylengehalt von 30%
bezogen auf Mol.
Oberflächenbehandeltes
Magnesiumhydroxid: Magnesiumhydroxid oberflächenbehandelt mit Stearinsäure, Dichte
2,36 g/cm3.
Molybdenverbindung: Bohen
803, hergestellt durch Kikuchi Color Co., Ltd.
Silikongummi:
Gummi-Silikonöl,
hergestellt durch Shinetsu Silicone Co., Ltd., Dichte 0,985 g/cm3.
Silkonpulver: DC 4-7081, hergestellt
durch Toray Dow Corning Co., Ltd., Dichte 1,20 g/cm3.
HVA-2:
N,N'-m-Phenylen-dimaleimid,
hergestellt durch Du Pont Co.
Antioxidans: Irganox 1010, hergestellt
durch Ciba Geigy Co.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Die
flammenhemmende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist
eine hohe Flammhemmwirkung äquivalent
zu der von PVC auf und kann durch Separation von PVC unter Verwendung
eines Unterschiedes in der relativen Dichte wiedergewonnen werden,
da ihre relative Dichte 1,14 oder weniger ist, und kann verbrannt
werden, da sie frei von Halogenen ist. Deshalb ist die flammenhemmende
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umweltfreundlich. Diese
halogenfreie flammenhemmende Zusammensetzung wird vorzugsweise als
ein Beschichtungsmaterial für
elektrische Drähte
und Kabel oder Einlagerungsmaterialien auf Drähten mit verdrillten Adern
verwendet, wodurch in deutlicher Weise umsetzbare flammgeschützte elektrische
Drähte
und Kabel erhalten werden.
