ES2532430T3 - Pirofosfato de (poli)piperazina en polvo y método de fabricación del mismo - Google Patents
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Abstract
Pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento, que tiene una blancura de 80 a 100 como un valor W, y una amarillez de 0 a 5 como un valor YI, en el que dicho pirofosfato de (poli)piperazina es una mezcla entre pirofosfato de piperazina representado mediante la fórmula (I):**Fórmula** en el que, en la fórmula (I), las líneas discontinuas representan enlaces químicos y un poli(pirofosfato de piperazina) representado mediante la fórmula (II):**Fórmula** en el que, en la fórmula (II), n es un número entero de 2 a 100.
Description
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tales como resina de fenol, resina de urea, resina de melamina, resina epoxi y resinas de poliéster insaturadas. Entre ellas, las resinas de poliolefina son particularmente preferibles.
La composición de resina retardante de la llama que contiene una resina y el pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento que es un agente que otorga retardancia de la llama también constituye un aspecto de la presente invención. La composición de resina retardante de la llama de la presente invención contiene de 20 a 80 partes en masa del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento con respecto a 100 partes en masa de la resina. El límite inferior de la cantidad del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento en la composición es, preferentemente, de 25 partes en masa y, más preferentemente, de 30 partes en masa, y el límite superior es, preferentemente, de 60 partes en masa y, más preferentemente, de 40 partes en masa con respecto a 100 partes en masa de la resina.
La composición de resina retardante de la llama de la presente invención puede contener, además del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento, otros retardantes de la llama tales como pirofosfato de melamina, poli(fosfato de piperazina), poli(fosfato de melamina), poli(amida del ácido fosfórico), o fosfatos, amidas de éster fosfórico, e ingredientes de mezclado tales como compuestos de polisiloxano, óxidos metálicos, dióxido de silicio, o ácidos carboxílicos grasos superiores. En este caso, la cantidad de los otros retardantes de la llama que se mezclará en la composición es, preferentemente, de 0 a 100 partes en masa y, más preferentemente, de 10 a 100 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento de la presente invención. La cantidad de los ingredientes de mezclado que se mezclarán en la composición es, preferentemente, de 0 a 50 partes en masa y, más preferentemente, de 5 a 50 partes en masa con respecto a 100 partes en masa de la resina. El pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento y los otros retardantes de la llama y/o los ingredientes de mezclado pueden mezclarse entre sí para formar una composición retardante de la llama con antelación a la adición de la resina.
Dicha composición de resina retardante de la llama que contiene una resina seleccionada entre los ejemplos de resinas enumeradas anteriormente y el pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento de la presente invención es excelente en resistencia al calor, y tiene un color blanco. Por lo tanto, la composición de resina es preferible en que la disposición de color usando pigmentos puede realizarse libremente, y la composición puede usarse ampliamente. Dicha composición de resina retardante de la llama constituye un aspecto de la presente invención.
La composición de resina retardante de la llama de la presente invención puede formarse en un artículo moldeado mediante un método de moldeo normal tal como moldeo por inyección, moldeo por extrusión y moldeo por hinchado. Dicho artículo moldeado también constituye un aspecto de la presente invención. El artículo moldeado de la presente invención no está limitado en su forma. Los ejemplos del artículo moldeado incluyen tomas de corriente, conectores, manguitos, cajas, recubrimientos de cable eléctrico, sustratos de cinta, tubos, láminas y películas.
Cuando se producen artículos moldeados por inyección tales como partes de cable eléctrico como el artículo moldeado de la presente invención, el moldeo por inyección puede realizarse en una condición de una temperatura del cilindro de aproximadamente 190°C, y una temperatura del cabezal de aproximadamente 190°C. El aparato para moldeo por inyección puede ser un moldeador por inyección normal para moldear resina de PVC o similares.
EJEMPLOS
La presente invención se describe con más detalle por medio de los ejemplos. Estos ejemplos son para fines de ilustración y no deben limitar el alcance de la invención. En los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos, “%” significa % en masa a menos que se indique lo contrario.
<Medición de blancura y amarillez>
La blancura (valor W) y la amarillez (valor YI) del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento se midieron usando un espectrofotómetro fotométrico simultáneo (fabricado por Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., SQ-2000). Para muestras pulverulentas, se pesaron aproximadamente 5 g de una muestra en una celda, y se pusieron a prueba. Para materiales en lámina, se usaron láminas de 1,6 mm de grosor para la prueba de retardante de la llama.
<Medición de la temperatura a la cual se producía la pérdida del 5% de la masa>
Una temperatura a la cual se producía la pérdida del 5% de la masa (una temperatura a la cual la pérdida de masa de la muestra alcanzaba el 5%) se determinó midiendo la TG (Termogravimetría) del pirofosfato de (poli)piperazina pulverulento en un analizador térmico de termogravimetría/diferencial (Seiko Instruments Inc., EXSTAR6300). Se pesó una muestra 7 ± 1 mg, y la TG se midió en una atmósfera de aire a una velocidad de aumento de temperatura de 5°C/min.
<Prueba del índice de oxígeno (de acuerdo con la norma JIS K 7291)>
Un espécimen de prueba que tenía una longitud de 125 mm, una anchura de 6 mm, y un grosor de 3 mm se apoyó verticalmente, y se prendió el extremo superior del espécimen mediante la llama de un quemador. Después de que el extremo superior se quemó como una vela, la llama se retiró, y a continuación la medición del tiempo de combustión y la longitud quemada se inició pronto. De este modo, se determinó la concentración mínima de oxígeno
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requerida para mantener la combustión durante 3 minutos o 50 mm de longitud (junto con la concentración de nitrógeno en el momento).
<Prueba UL-94V de retardancia de la llama>
Un espécimen de prueba que tenía una longitud de 127 mm, una anchura de 12,7 mm, y un grosor de 1,6 mm se apoyó verticalmente. La llama de un quemador se puso en contacto en primer lugar con el extremo inferior del espécimen durante 10 segundos. A continuación, la llama se retiró, y se midió el tiempo hasta el cual la llama del espécimen de prueba se extinguió. Simultáneamente con la extinción, el segundo contacto con la llama se realizó durante 10 segundos, y el tiempo hasta que la llama se extinguió se midió de forma similar a la primera medición. Además, se observó si el algodón colocado debajo del espécimen de prueba se prendía por la brasa caída del espécimen de prueba.
Las muestras puestas a prueba se clasificaron en clases de llama de acuerdo con la norma UL-94 en vista del tiempo de combustión después del primero y el segundo contactos con la llama, y la presencia o ausencia de ignición de algodón, etc. La clase de llama V-0 representa la mayor retardancia de la llama, y la retardancia de la llama disminuye en el orden de V-0, V-1 y V-2. Cuando una muestra no corresponde a ninguna clase entre V-0 y V2, la muestra se clasificó como “NR”.
<Métodos de producción de (poli)pirofosfatos de piperazina pulverulentos>
[Ejemplo 1]
En un mezclador Banbury (fabricado por MORIYAMA Co., Ltd., DSO.5-3GHH-E, volumen: 2 l), 200 g de difosfato de piperazina se mezclaron con calentamiento durante de 1 a 3 horas en atmósfera de nitrógeno a una temperatura de calentamiento de 240 a 270°C y una rotación del tornillo de 30 a 100 rpm para producir 198 g (rendimiento: 99%) de pirofosfato de (poli)piperazina como un polvo blanco. En este caso, el nitrógeno se aireó desde el comienzo del calentamiento hasta el final de la refrigeración (12 l/hora).
[Ejemplo 2]
En un horno atmosférico de tipo de tubo (fabricado por Motoyama K. K., Tipo: NLT-2035D), 3 g de difosfato de piperazina se mezclaron con calentamiento durante de 1 a 3 horas en atmósfera de nitrógeno a una temperatura de calentamiento de 240 a 270°C para producir 3 g (rendimiento: 100%) de pirofosfato de (poli)piperazina como un polvo blanco. En este caso, el nitrógeno se aireó desde el comienzo del calentamiento hasta el final de la refrigeración (12 l/hora).
[Ejemplo 3]
En un dispositivo Solidaire(TM) (fabricado por Hosokawa Micron, Tipo: Solidaire SJ), 20 kg de difosfato de piperazina se mezclaron con calentamiento durante de 0,5 a 1 hora en atmósfera de nitrógeno a una temperatura de calentamiento de 240 a 270ºC para producir 18 kg (rendimiento: 90%) de pirofosfato de polipiperazina como un polvo blanco. En este caso, el nitrógeno se aireó desde el comienzo del calentamiento hasta el final de la refrigeración (20 l/hora).
[Ejemplo comparativo 1]
En un mezclador Banbury (fabricado por MORIYAMA Co., Ltd., DS0.5-3GHH-E), 200 g de difosfato de piperazina se mezclaron con calentamiento durante de 1 a 3 horas en atmósfera de aire a una temperatura de calentamiento de 240 a 270°C y una rotación del tornillo de 30 a 100 rpm para producir 190 g (rendimiento: 95%) de pirofosfato de (poli)piperazina.
[Ejemplo comparativo 2]
En un horno atmosférico de tipo de tubo (fabricado por Motoyama K. K., Tipo: NLT-2035D), 3 g de difosfato de piperazina se mezclaron con calentamiento durante de 1 a 3 horas en atmósfera de aire a una temperatura de calentamiento de 240 a 270°C para producir 3 g (rendimiento: 100%) de pirofosfato de (poli)piperazina.
El aspecto, blancura, amarillez y la temperatura a la cual se producía la pérdida del 5% de masa de cada uno de los (poli)pirofosfatos de piperazina obtenidos en los ejemplos 1 y 3 y los ejemplos comparativos 1 y 2 se determinaron de acuerdo con el método tal como se ha descrito anteriormente. Los resultados se muestran en la tabla 1.
[Tabla 1]
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- Ejemplo 1
- Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ej. comp. 1 Ej. comp. 2
- Polvo: Aspecto
- Blanco Blanco Blanco Marrón Marrón
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- Polvo: Blancura (valor W)
- 97,48 96,24 95,49 73,09 86,57
- Polvo: Amarillez (valor YI)
- 1,85 1,85 1,89 15,17 9,08
- La temperatura a la cual se producía la pérdida del 5% de masa (ºC)
- 300 300 300 300 300
- *Ej. comp.: ejemplo comparativo
[Ejemplo de aplicación y ejemplo de aplicación comparativo]
A 70 partes en masa de resina de polipropileno (fabricada por Prime Polymer: una categoría para moldeo por inyección), se le añadieron 2 partes en masa de estearato de calcio (lubricante) y 30 partes en masa de pirofosfato 5 de (poli)piperazina pulverulento, y a continuación se mezclaron, para preparar una composición de resina de polipropileno. La composición de resina de polipropileno se amasó en un Labo Plastomill (TM) (fabricado por Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., 10C100) a una temperatura entre 160 y 200°C. El artículo moldeado resultante se granuló usando una trituradora (fabricada por DIAKO SEIKI Seisaku-sho., DAS-14). La masa granular se moldeó por inyección a 190°C para preparar un espécimen de prueba de 1,6 mm de grosor. Se midieron la blancura y la
10 amarillez del espécimen de prueba obtenido. Los resultados se muestran en la tabla 2. Las imágenes de los polvos y el artículo moldeados se muestran en las figuras 1 a 4. La retardancia de la llama del espécimen de prueba también se puso a prueba.
[Tabla 2]
- Ejemplo de aplicación 1
- Ejemplo de aplicación comp. 1
- Resina de polipropileno
- 70 70
- Pirofosfato de (poli)piperazina (polvo obtenido en el ejemplo 1)
- 30
- Pirofosfato de (poli)piperazina (polvo obtenido en el ejemplo comparativo 1)
- 30
- Estearato de calcio
- 2 2
- Artículo moldeado Aspecto
- White Gray
- Artículo moldeado Blancura (valor W)
- 89,33 67,87
- Artículo moldeado amarillez (valor YI)
- 5,56 17,30
- UL-94
- V-0 V-0
- Índice de oxígeno (L. O. I.)
- 36,0 36,0
- * Ejemplo de aplicación comp.: Ejemplo de aplicación comparativo
15 Además, los resultados de blancura, amarillez, la temperatura a la cual se producía la pérdida del 5% de la masa, y el aspecto, que se enumeran en las tablas 1 y 2, y las imágenes de las figuras 1 a 4 se resumieron en la tabla 3.
[Tabla 3]
- Ejemplo 1, polvo
- Ejemplo comparativo 1, polvo
- Fotografía
- Figura 1 Figura 2
- Propiedades del polvo
- Blancura (valor W): 97,48 Amarillez (valor YI): 1,85 Aspecto: blanco La temperatura a la que se producía la Blancura (valor W): 73,09 Amarillez (valor YI): 15,17 Aspecto: Marrón La temperatura a la que se producía la
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