NL1021222C2 - Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer - Google Patents

Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer Download PDF

Info

Publication number
NL1021222C2
NL1021222C2 NL1021222A NL1021222A NL1021222C2 NL 1021222 C2 NL1021222 C2 NL 1021222C2 NL 1021222 A NL1021222 A NL 1021222A NL 1021222 A NL1021222 A NL 1021222A NL 1021222 C2 NL1021222 C2 NL 1021222C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
polymer composition
clay
composition according
block
graft copolymer
Prior art date
Application number
NL1021222A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Hartmut Rudolf Fischer
Lawrence Fabian Batenburg
Irene Antoinette Petra Hovens
Montserrat Prat Casarramona
Original Assignee
Tno
Grupo General Cable Sist S S A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tno, Grupo General Cable Sist S S A filed Critical Tno
Priority to NL1021222A priority Critical patent/NL1021222C2/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1021222C2 publication Critical patent/NL1021222C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/346Clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0853Vinylacetate
    • C08L23/0861Saponified vinylacetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/14Macromolecular materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Fire-preventing polymer composition (C1) comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer. Independent claims are also included for: (1) production of C1 by extruding the ingredients together; (2) electrical cable comprising an insulating material based on C1.

Description

ιΐ·ιΐ ·

Titel: Brandwerende polymeersamenstellingTitle: Fire-resistant polymer composition

De uitvinding heeft betrekking op een polymeersamenstelling met brandwerende eigenschappen.The invention relates to a polymer composition with fire-resistant properties.

Brandwerende materialen vinden diverse toepassingen in onder meer gebouwen, schepen, vliegtuigen, en dergelijke. Gebleken is dat de 5 grootste oorzaak van de snelle verspreiding van brand in een gebouw ligt bij de aanwezigheid van tientallen meters elektriciteitskabel in moderne gebouwen. Het materiaal dat de geleidende kern van een elektriciteitskabel omgeeft ten einde bescherming tegen de elektrische stroom te bieden, is doorgaans een polymeer materiaal en intrinsiek brandbaar. Om aan dit 10 gevaar tegemoet te komen, worden er vlamvertragers in dergelijke isolatiematerialen toegevoegd. Voorbeelden van geschikte vlamvertragers zijn hydroxidezouten van twee- of driewaardige metalen, zoals magnesiumhydroxide of aluminiumhydroxide.Fire-resistant materials find various applications in buildings, ships, aircraft and the like. It has been found that the 5 biggest cause of the rapid spread of fire in a building lies in the presence of tens of meters of electricity cable in modern buildings. The material surrounding the conductive core of an electrical cable to provide protection against the electrical current is generally a polymeric material and intrinsically flammable. To meet this danger, flame retardants are added in such insulation materials. Examples of suitable flame retardants are hydroxide salts of divalent or trivalent metals, such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide.

Een brandwerende polymeersamenstelling is bijvoorbeeld bekend 15 uit DE 199 21 472. Dit document beschrijft een thermoplastische of verknoopbare polymeersamenstelling bestaande uit een thermoplastische of verknoopbare polymeer, één of meer metaalhydroxiden als vlamvertrager, en een klei (een organisch geïntercaleerd gelaagd silicaat). Bij dit organisch geïntercaleerd gelaagd silicaat worden lagen van bijvoorbeeld een smectiet-20 klei door quaternaire ammoniumverbindingen, geprotoneerde amines, organische fosfonium-ionen of aminocarbonzuren geïntercaleerd. De reden die aangegeven wordt om de klei in de polymeersamenstelling op te nemen in DE 199 21 472 is dat hiermee een verbetering van de brandwerende eigenschappen wordt bereikt.A fire-resistant polymer composition is known, for example, from DE 199 21 472. This document describes a thermoplastic or cross-linkable polymer composition consisting of a thermoplastic or cross-linkable polymer, one or more metal hydroxides as a flame retardant, and a clay (an organically intercalated layered silicate). In this organically intercalated layered silicate, layers of, for example, a smectite clay are intercalated by quaternary ammonium compounds, protonated amines, organic phosphonium ions or amino carboxylic acids. The reason given to include the clay in the polymer composition in DE 199 21 472 is that an improvement of the fire-resistant properties is achieved with this.

25 Uit veiligheidsoverwegingen bestaat er een behoefte aan immer beter brandwerende materialen. Ofschoon in beginsel de brandwerende eigenschappen van een polymeersamenstelling (bijvoorbeeld als beschreven in DE 199 21 472) verbeterd kunnen worden door er een grotere hoeveelheid 1 n 9 1 ·? ? 9 2 vlamvertrager in op te nemen, is dit met het oog op andere eisen die aan het materiaal worden gesteld niet mogelijk. Zo blijkt vooral de flexibiliteit en verwerkbaarheid van het materiaal achteruit te gaan wanneer een bepaalde kritische hoeveelheid vlamvertrager wordt overschreden. Het moge 5 duidelijk zijn dat flexibiliteit van een isolatiemateriaal voor een elektriciteitskabel een onmisbare eigenschap is.25 For safety reasons, there is a need for better and better fire-resistant materials. Although in principle the fire-resistant properties of a polymer composition (for example as described in DE 199 21 472) can be improved by having a larger amount of 1 n 9 1 · ? 9 2 flame retardant, this is not possible in view of other requirements placed on the material. In particular, the flexibility and processability of the material appears to deteriorate when a certain critical amount of flame retardant is exceeded. It will be clear that flexibility of an insulation material for an electricity cable is an indispensable property.

Volgens de uitvinding wordt voorzien in die behoefte doordat is gevonden dat grotere hoeveelheden vlamvertrager in een polymeersamen-stelling kunnen worden verwerkt zonder dat dit noemenswaardige nadelige 10 gevolgen heeft voor de overige, met name de mechanische, eigenschappen van de samenstelling. Deze verrassende resultaten worden bereikt wanneer in een brandwerende polymeersamenstelling, behalve een klei, tevens een specifiek blok- of entcopolymeer wordt opgenomen.According to the invention, this need is met because it has been found that larger amounts of flame retardant can be incorporated into a polymer composition without this having appreciable adverse consequences for the other, in particular the mechanical, properties of the composition. These surprising results are achieved if a specific block or graft copolymer is also incorporated in a fire-resistant polymer composition, in addition to a clay.

De uitvinding betreft derhalve een polymeersamenstelling met 15 brandwerende eigenschappen, welke samenstelling een polymere matrix, een vlamvertrager, een gelaagde klei en een blok- of entcopolymeer omvat.The invention therefore relates to a polymer composition with fire-resistant properties, which composition comprises a polymeric matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer.

Een verrassend voordeel dat door toevoeging van een blok- of entcopolymeer in combinatie met een klei aan een polymeersamenstelling met vlamvertragers wordt bereikt, is dat in de polymeersamenstelling een 20 grotere hoeveelheid vlamvertrager kan worden verwerkt zonder dat de mechanische eigenschappen noemenswaardig verslechteren. Als gevolg hiervan kunnen de brandwerende eigenschappen van de polymeersamenstelling sterk worden verbeterd.A surprising advantage that by adding a block or graft copolymer in combination with a clay to a polymer composition with flame retardants is that a larger amount of flame retardant can be incorporated in the polymer composition without the mechanical properties deteriorating appreciably. As a result, the fire-resistant properties of the polymer composition can be greatly improved.

Voorts is gevonden dat door toevoeging van een blok- of 25 entcopolymeer in combinatie met een klei aan een polymeersamenstelling met een vlamvertrager de brandeigenschappen van het materiaal in gunstige zin worden beïnvloed. Zo wordt het smelten en druipen van de polymeersamenstelling in geval van brand in sterke mate verminderd en vormt zich geen of een veel minder roetende vlam. Dit is met name van 30 voordeel omdat daardoor bij een woningbrand de vorming van een dikke 3 zwarte rook als gevolg van het verbranden van electriciteitskabels sterk wordt verminderd.It has further been found that by adding a block or graft copolymer in combination with a clay to a polymer composition with a flame retardant, the fire properties of the material are favorably influenced. Thus, the melting and dripping of the polymer composition is greatly reduced in the event of a fire and no or a much less sooty flame forms. This is particularly advantageous because as a result of a house fire the formation of a thick black smoke as a result of the burning of electricity cables is greatly reduced.

Een polymeersamenstelling volgens de uitvinding vormt bij branden voorts een zwarte stevige verkoling die als zuurstofbarrière 5 fungeert. De vorming van deze zuurstofbarrière bij branden verschaft een polymeersamenstelling volgens de uitvinding additionele brandwerende eigenschappen bovenop de werking van de hydroxide of carbonaat bevattende vlamvertragers, die hun werking hebben middels de vorming van water en CO2.A polymer composition according to the invention furthermore forms a black solid carbonization on burning which acts as an oxygen barrier. The formation of this oxygen barrier in fires provides a polymer composition according to the invention with additional fire-resistant properties in addition to the action of the hydroxide or carbonate-containing flame retardants, which have their action through the formation of water and CO2.

10 Bovendien smelt of druipt door de zwarte stevige verkoling de smeulende polymeersamenstelling niet of nauwelijks. Deze eigenschappen leiden tot een sterk verminderd vlamtransport door het materiaal en een grotere brandwerendheid.Moreover, due to the black solid carbonization, the smoldering polymer composition hardly melts or drips. These properties lead to a greatly reduced flame transport through the material and a greater fire resistance.

Nog een ander verrassend voordeel van de aanwezigheid van een 15 blok- of entcopolymeer in een polymeersamenstelling volgens de uitvinding is dat deze veel gemakkelijker verwerkbaar wordt, waardoor grootschalige vervaardiging van een brandwerend polymeer voor verschillende toepassingen wordt vergemakkelijkt.Yet another surprising advantage of the presence of a block or graft copolymer in a polymer composition according to the invention is that it becomes much easier to process, thereby facilitating large-scale manufacture of a fire-resistant polymer for various applications.

De polymere matrix waarop een brandwerende 20 polymeersamenstelling volgens de uitvinding is gebaseerd, kan ieder polymeer materiaal zijn. Zowel homopolymeren als copolymeren kunnen als polymere matrix fungeren. Geschikt zijn zowel polyadducten als polycondensaten. Voorbeelden hiervan zijn polyolefines, zoals polyethyleen (PE, zowel van lage, gemiddelde als hoge dichtheid) of polypropyleen (PP), 25 vinyl polymeren, zoals polystyreen of polymethyl methacrylaat, polyesters, zoals polyethyleen tereftalaat of polycaprolacton, polycarbonaten, polyaryl ethers, polysulfonen, polysulfides, polyamides, polyetherimides, polyether esters, polyether ketonen, polyether ester ketonen, polyvinyl chloride, polyvinylideen chloride, polyvinylideen fluoride, polysiloxanen,The polymeric matrix on which a fire-resistant polymer composition according to the invention is based can be any polymeric material. Both homopolymers and copolymers can act as a polymeric matrix. Both polyadducts and polycondensates are suitable. Examples thereof are polyolefins, such as polyethylene (PE, both low, medium and high density) or polypropylene (PP), vinyl polymers, such as polystyrene or polymethyl methacrylate, polyesters, such as polyethylene terephthalate or polycaprolactone, polycarbonates, polyaryl ethers, polysulfones, polysulfides, polyamides, polyetherimides, polyether esters, polyether ketones, polyether ester ketones, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polysiloxanes,

30 polyurethanen en polyepoxides. Bij voorkeur worden polyolefines, zoals PEPolyurethanes and polyepoxides. Preferably polyolefins such as PE are used

1n?i?2? 4 en PP, vinyl polymeren, zoals ethyleen vinyl acetaat (EVA), polyesters, polyethers, polycarbonaten (PC), het drie mono meer bevattende ABS (acrylonitril, butadieen en styreen), combinaties van ABS en PC, polysiloxanen of acryl polymeren, zoals styreen acrylonitril (SAN) toegepast, 5 bij grote voorkeur LDPE.1n? I? 2? 4 and PP, vinyl polymers such as ethylene vinyl acetate (EVA), polyesters, polyethers, polycarbonates (PC), the three monomer-containing ABS (acrylonitrile, butadiene and styrene), combinations of ABS and PC, polysiloxanes or acrylic polymers, such as styrene acrylonitrile (SAN) used, more preferably LDPE.

Een polymeersamenstelling volgens de uitvinding zal typisch ten minste 30 gew. % bij voorkeur 40-90 gew. %, betrokken op het gewicht van de samenstelling, van de polymere matrix bevatten.A polymer composition according to the invention will typically be at least 30 wt. % preferably 40-90 wt. %, based on the weight of the composition, of the polymer matrix.

Een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding 10 omvat voorts één of meer vlamvertragers. Geschikte vlamvertragers zijn in het algemeen carbonaten en hydroxiden. In principe kunnen alle carbonaten en hydroxides van 2- en 3- waardige hoofdgroep elementen zoals Mg, Ca en Al en mengvormen daarvan met een endotherm tussen de 200-400°C worden toegepast. Bij voorkeur worden als vlamvertrager magnesium 15 hydroxide, aluminium hydroxide, huntiet, hydromagnesiet en/of andere gelaagd dubbel hydroxiden (anionogene kleien), zoals hydrotalciet en/of mengsels daarvan toegepast. Een gelaagd dubbel hydroxide dat kan worden toegepast in uitvoeringsvormen volgens de uitvinding kan zowel natuurlijk als synthetisch van aard zijn. Voor een beschrijving van mogelijke 20 bereidingswijzen voor een synthetisch gelaagd dubbel hydroxide wordt verwezen naar de Amerikaanse octrooischriften 3.539.306 en 3.650.704. Bij grote voorkeur worden als vlamvertrager magnesium hydroxide, aluminium hydroxide, huntiet, hydromagnesiet en/of mengsels daarvan toegepast. Mengsels van huntiet en hydromagnesiet zijn onder andere commercieel 25 verkrijgbaar onder de handelsnaam Securoc™. Bij zeer grote voorkeur worden als vlamvertrager magnesium hydroxide en/of aluminium hydroxide toegepast.A fire-resistant polymer composition according to the invention further comprises one or more flame retardants. Suitable flame retardants are generally carbonates and hydroxides. In principle, all carbonates and hydroxides of 2- and 3-valued main group elements such as Mg, Ca and Al and mixtures thereof with an endotherm between 200-400 ° C can be used. Magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, huntite, hydromagnesite and / or other layered double hydroxides (anionic clays) such as hydrotalcite and / or mixtures thereof are preferably used as flame retardant. A layered double hydroxide that can be used in embodiments of the invention can be both natural and synthetic in nature. For a description of possible preparation methods for a synthetic layered double hydroxide, reference is made to U.S. Pat. Nos. 3,539,306 and 3,650,704. Magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, huntite, hydromagnesite and / or mixtures thereof are more preferably used as the flame retardant. Mixtures of huntite and hydromagnesite are commercially available, inter alia, under the trade name Securoc ™. Very preferably, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide are used as flame retardant.

De vlamvertragers kunnen in de polymeersamenstelling worden toegepast in een hoeveelheid tussen 10 en 80 gew. %, gebaseerd op het 5 gewicht van de samenstelling, bij voorkeur tussen 20 en 60 gew. %, bij grote voorkeur tussen 30 en 50 gew. %.The flame retardants can be used in the polymer composition in an amount between 10 and 80 wt. % based on the weight of the composition, preferably between 20 and 60 wt. %, more preferably between 30 and 50 wt. %.

Ook is het mogelijk om aan de brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding additionele bestanddelen of 5 excipiëntia toe te voegen zoals kleurstoffen, harders, weekmakers, smeermiddelen, effectvulstoffen zoals b.v talk, mica en aluminium vlokken. Dergelijke bestanddelen zullen doorgaans aanwezig zijn in een hoeveelheid tussen 0,5 en 5 gew. %, gebaseerd op het gewicht van de samenstelling.It is also possible to add to the fire-resistant polymer composition according to the invention additional components or excipients such as dyes, hardeners, plasticizers, lubricants, effect fillers such as, for example, talc, mica and aluminum flakes. Such components will generally be present in an amount between 0.5 and 5 wt. % based on the weight of the composition.

Een klei die geschikt is voor toepassing in een 10 polymeersamenstelling volgens de uitvinding, heeft kenmerkend een gelaagde structuur. Een geschikt klei type heeft een kationuitwisselingscapaciteit van tussen 30 en 250 milliequivalenten per 100 gram. Indien een klei met een kationuitwisselingscapaciteit hoger dan 250 milliequivalenten per 100 gram wordt toegepast zal het moeilijk zijn om 15 de klei op een moleculair niveau fijn te dispergeren wegens de sterke wederzijdse interactie tussen de kleilagen. Wanneer een klei met een kationuitwisselingscapaciteit lager dan 30 milliequivalenten wordt toegepast zal het moeilijk zijn om de klei te modificeren als gevolg van het feit dat de interactie met het blok- of entcopolymeer zwak is. Bij voorkeur 20 wordt een klei met een kationuitwisselingscapaciteit van tussen 50 en 200 milliequivalenten per 100 gram toegepast.A clay suitable for use in a polymer composition according to the invention typically has a layered structure. A suitable clay type has a cation exchange capacity of between 30 and 250 milliequivalents per 100 grams. If a clay with a cation exchange capacity higher than 250 milliequivalents per 100 grams is used, it will be difficult to finely disperse the clay at a molecular level due to the strong mutual interaction between the clay layers. When a clay with a cation exchange capacity of less than 30 milliequivalents is used, it will be difficult to modify the clay due to the weak interaction with the block or graft copolymer. Preferably, a clay with a cation exchange capacity of between 50 and 200 milliequivalents per 100 grams is used.

Zeer geschikt is klei gebaseerd op gelaagde silicaten, zoals gelaagde fyllosilicaten samengesteld uit magnesium and/of aluminium silicaat lagen, ieder met een dikte van 7-12 A. Klei die in uitvoeringsvormen van de 25 uitvinding kan worden toegepast, kan van natuurlijke of synthetische oorsprong zijn. Bij voorkeur heeft de klei een groot contact oppervlak. Als klei kunnen zeer geschikt kleien uit de groep van de natuurlijke of synthetische kleine smectieten en/of smectiet-achtige kleien zoals montmorilloniet, hectoriet, fluorohectoriet, beidelliet, nontroniet, bentoniet, 30 saponiet, vermiculiet, halloysiet en/of stevensiet worden toegepast. Wanneer i n ? i 7 ? 9 6 deze kleien op de juiste wijze zijn gemodificeerd volgens de uitvinding verschaffen zij de polymeersamenstelling waarin zij zijn verwerkt goede mechanische en brandwerende eigenschappen. Bijzonder goede resultaten worden verkregen door toepassing van montmorilloniet.Very suitable is clay based on layered silicates, such as layered phyllosilicates composed of magnesium and / or aluminum silicate layers, each with a thickness of 7-12 A. Clay that can be used in embodiments of the invention can be of natural or synthetic origin to be. The clay preferably has a large contact surface. As clay, very suitable clays from the group of natural or synthetic small smectites and / or smectite-like clays such as montmorillonite, hectorite, fluorohectorite, beidellite, nontronite, bentonite, saponite, vermiculite, halloysite and / or stevensite can be used. When i n? i 7? While these clays have been appropriately modified in accordance with the invention, they provide the polymer composition in which they are incorporated with good mechanical and fire-resistant properties. Particularly good results are obtained by using montmorillonite.

5 Een klei die kan worden toegepast in een polymeersamenstelling volgens de uitvinding kan een klei zijn die is gemodificeerd met een surfactant. Dergelijke surfactanten, ook wel zwelmiddelen, onium ionen of compatibilizers genoemd, zijn stoffen met een kationische groep, zoals een ammonium, pyridinium, sulfonium of fosfonium groep, waaraan één of meer 10 apolaire staarten zijn verbonden. De kationische groep wordt uitgewisseld tegen kationen tussen de kristallijne lagen van de klei, terwijl de staarten over een functionele groep beschikken die het vermogen heeft om een interactie aan te gaan met de polymere matrix, het blokcopolymeer of entcopolymeer.A clay that can be used in a polymer composition according to the invention can be a clay that has been modified with a surfactant. Such surfactants, also called swelling agents, onium ions or compatibilizers, are substances with a cationic group, such as an ammonium, pyridinium, sulfonium or phosphonium group, to which one or more non-polar tails are attached. The cationic group is exchanged for cations between the crystalline layers of the clay, while the tails have a functional group that has the ability to interact with the polymer matrix, the block copolymer or graft copolymer.

15 Een voorbeeld van een surfactant voor toepassing in een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is een alifatisch ammoniumzout. De toepassing van surfactant-gemodificeerde kleien is niet noodzakelijk, maar is van voordeel in het geval dat een apolaire polymere matrix, zoals bijvoorbeeld PE, wordt gekozen. De menging van de klei met 20 de apolaire polymere matrix geschiedt in dat geval gemakkelijker.An example of a surfactant for use in an embodiment of the present invention is an aliphatic ammonium salt. The use of surfactant-modified clays is not necessary, but is advantageous in the event that an apolar polymeric matrix such as, for example, PE is selected. The mixing of the clay with the non-polar polymeric matrix is easier in that case.

Bereidingswijzen voor het vervaardigen van met surfactant gemodificeerde kleien zijn bijvoorbeeld bekend uit US 4.810.734, US 4.889.885 en DE 199 21 472.Methods for preparing surfactant-modified clays are known, for example, from US 4,810,734, US 4,889,885 and DE 199 21 472.

Naast de bovenvermelde klei en de polymere matrix omvat een 25 brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding een blok- en/of entcopolymeer. Dit blok- en/of entcopolymeer is een polymeer dat eerste structurele eenheden (A) omvat, die verenigbaar zijn met de klei, en voorts één of meer tweede structurele eenheden (B) omvat, die verenigbaar zijn met de polymere matrix. Wanneer de structurele eenheden (A) en (B) in een 30 rechte keten georiënteerd zijn wordt gesproken van een blokcopolymeer.In addition to the above-mentioned clay and the polymeric matrix, a fire-resistant polymer composition according to the invention comprises a block and / or graft copolymer. This block and / or graft copolymer is a polymer comprising first structural units (A) compatible with the clay, and further comprising one or more second structural units (B) compatible with the polymer matrix. When the structural units (A) and (B) are oriented in a straight chain, a block copolymer is used.

1021222 71021222 7

Wanneer de structurele eenheden (A) in een keten voorkomen die een vertakking is van de keten waarin de structurele eenheden (B) voorkomen, of vice versa, wordt gesproken van een entcopolymeer.When the structural units (A) occur in a chain that is a branch of the chain in which the structural units (B) occur, or vice versa, it is referred to as a graft copolymer.

Bij voorkeur wordt in de onderhavige uitvinding een 5 blokcopolymeer toegepast.Preferably, a block copolymer is used in the present invention.

De structurele eenheden (A) zijn verenigbaar met de klei. Hiermee wordt bedoeld dat deze eenheden op zichzelf, dat wil zeggen niet in de co-polymere vorm met de structurele eenheden (B), uitstekend mengbaar zijn met de klei. De structurele eenheden (A) hebben bij voorkeur een hydrofiel 10 karakter. Materialen die geschikt kunnen worden toegepast als structurele eenheden (A) zijn polyvinylpyrrolidon, polyvinyl alcohol, polyethyleenglycol, polyethyleenoxide, lineair of dendritisch polyethyleenimine, polyoxymethyleen, polytetrahydrofuran, polyacrylzuur, polymethacrylzuur, polydimethylacrylamide, polymethylacrylamide, co-polymeren van 15 acrylzuur of methacrylzuur en acrylamide, polyisopropylamide, zetmeel, polysaccharides en/of cellulose derivaten. Bij voorkeur is ten minste één van de structurele eenheden (A) afgeleid van monomere eenheden gekozen uit de groep van vinylpyrrolidon, vinyl alcohol, ethyleenoxide, ethyleenimine, vinylpyridine, acrylzuur en acrylamide. Deze voorkeurseenheden (A) zijn 20 uitstekend verenigbaar met de klei.The structural units (A) are compatible with the clay. By this is meant that these units on their own, i.e. not in the copolymeric form with the structural units (B), are excellently miscible with the clay. The structural units (A) preferably have a hydrophilic character. Materials that can suitably be used as structural units (A) are polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene oxide, linear or dendritic polyethyleneimine, polyoxymethylene, polytetrahydrofuran, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polydimethylacrylamide, polymethylacrylamide, acrylic acid, acrylic acid, acrylic acid, and polyacrylamide acrylic acid polyisopropylamide, starch, polysaccharides and / or cellulose derivatives. Preferably at least one of the structural units (A) is derived from monomeric units selected from the group of vinyl pyrrolidone, vinyl alcohol, ethylene oxide, ethylene imine, vinyl pyridine, acrylic acid and acrylamide. These preferred units (A) are highly compatible with the clay.

Zeer geschikte materialen voor toepassing als structurele eenheden (A) bezitten een molecuulgewicht tussen 80 en 10.000, bij voorkeur tussen 100 en 4.500. Ook is het van voordeel wanneer het materiaal van de structurele eenheden (A) 3 tot 100 monomere eenheden bevat.Very suitable materials for use as structural units (A) have a molecular weight between 80 and 10,000, preferably between 100 and 4,500. It is also advantageous if the material of the structural units (A) contains 3 to 100 monomeric units.

25 De structurele eenheden (B) zijn verenigbaar met de polymere matrix. Hiermee wordt bedoeld dat deze eenheden op zichzelf, dat wil zeggen niet in de copolymere vorm met de structurele eenheden (A), uitstekend mengbaar zijn met het materiaal van de polymere matrix. Ook is het mogelijk dat de aard van de structurele eenheden (B) gelijk is aan de 30 aard van de polymere matrix. Een voorbeeld is een polymeersamenstelling 8 die een polymere matrix van polyethyleen met een molecuulgewicht van 300.000 en structurele eenheden (B) van polyethyleen met een molecuulgewicht van 450 omvat. Zelfs is het mogelijk dat het materiaal van de polymere matrix exact hetzelfde is als dat van de structurele eenheden 5 (B). In het bovenvermelde voorbeeld zouden de structurele eenheden (B) dan een polyethyleen met een molecuulgewicht van 300.000 kunnen zijn.The structural units (B) are compatible with the polymer matrix. By this is meant that these units per se, i.e. not in the copolymer form with the structural units (A), are excellently miscible with the material of the polymer matrix. It is also possible that the nature of the structural units (B) is equal to the nature of the polymer matrix. An example is a polymer composition 8 comprising a polymeric matrix of polyethylene with a molecular weight of 300,000 and structural units (B) of polyethylene with a molecular weight of 450. It is even possible that the material of the polymer matrix is exactly the same as that of the structural units 5 (B). In the above example, the structural units (B) could then be a polyethylene with a molecular weight of 300,000.

Zeer geschikte materialen voor toepassing als structurele eenheden (B) bezitten een molecuulgewicht tussen 80 en 300.000, bij voorkeur tussen 80 en 200.000.Very suitable materials for use as structural units (B) have a molecular weight between 80 and 300,000, preferably between 80 and 200,000.

10 De aard van de structurele eenheden (B) zal afhangen van de aard van de polymere matrix. Materialen die geschikt zijn als structurele eenheden (B) zijn bijvoorbeeld polyolefines, zoals PE of PP, vinyl polymeren, zoals polystyreen of polymethyl methacrylaat, polyesters, zoals polyethyleen tereftalaat of polycaprolacton, polycarbonaten, polyaryl ethers, 15 polysulfonen, polysulfides, polyamides, polyetherimides, polyether esters, polyether ketonen, polyether ester ketonen, polyvinyl chloride, polyvinylideen chloride, polyvinylideen fluoride, polysiloxanen, polyurethanen and polyepoxides. Bij voorkeur worden polyolefines, vinyl polymeren, polyesters, polyethers, polysiloxanen of acryl polymeren 20 toegepast.The nature of the structural units (B) will depend on the nature of the polymeric matrix. Materials suitable as structural units (B) are, for example, polyolefins such as PE or PP, vinyl polymers such as polystyrene or polymethyl methacrylate, polyesters such as polyethylene terephthalate or polycaprolactone, polycarbonates, polyaryl ethers, polysulfones, polysulfides, polyamides, polyetherimides, polyether esters, polyether ketones, polyether ester ketones, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polysiloxanes, polyurethanes and polyepoxides. Polyolefins, vinyl polymers, polyesters, polyethers, polysiloxanes or acrylic polymers are preferably used.

Een bijzonder geschikt blokcopolymeer voor toepassing in een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt gevormd door een blok-copolymeer van polyethyleen glycol of polyethyleenoxide en polyethyleen.A particularly suitable block copolymer for use in an embodiment of the present invention is a block copolymer of polyethylene glycol or polyethylene oxide and polyethylene.

25 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een blok- of entcopolymeer toegepast waarin de structurele eenheden (A) ten minste 2 monomere eenheden bevatten en de structurele eenheden (B) een gelijke of grotere hoeveelheid van monomere eenheden aan/dan de structurele eenheden (A) bevat. Er is gevonden dat met een dergelijk blok- of <ί ,Λ Λ Λ ίί Λ lor \ / / / 9 entcopolymeer een zeer fijn verdeelde homogene dispersie van de klei in de polymere matrix wordt verkregen.According to a preferred embodiment, a block or graft copolymer is used in which the structural units (A) contain at least 2 monomeric units and the structural units (B) contain an equal or greater amount of monomeric units on / than the structural units (A). It has been found that with such a block or graft copolymer a very finely divided homogeneous dispersion of the clay in the polymer matrix is obtained.

De aanwezigheid van kleine hoeveelheid blok- of entcopolymeer in een samenstelling volgens de uitvinding heeft reeds een zeer gunstig effect 5 op de ver werkbaarheid van een mengsel van bestanddelen ter bereiding van een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding. Dit is het gevolg van vermindering van koppel bij aanwezigheid van een paar procent blok- of entcopolymeer op de totale samenstelling, waardoor een grotere verwerkingssnelheid tijdens het bereidingsproces mogelijk wordt.The presence of a small amount of block or graft copolymer in a composition according to the invention already has a very favorable effect on the processability of a mixture of components for the preparation of a fire-resistant polymer composition according to the invention. This is due to a reduction in torque in the presence of a few percent block or graft copolymer on the total composition, thereby allowing a higher processing speed during the preparation process.

10 In een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding bevindt een geschikte gewichtsverhouding van de hoeveelheid klei ten opzichte van de hoeveelheid blok- of entcopolymeer zich tussen 0,01:1 en 100:1, bij voorkeur tussen 0,5:1 en 20:1 en bij grote voorkeur tussen 1:1 en 5:1.In a fire-resistant polymer composition according to the invention, a suitable weight ratio of the amount of clay to the amount of block or graft copolymer is between 0.01: 1 and 100: 1, preferably between 0.5: 1 and 20: 1 and more preferably between 1: 1 and 5: 1.

15 De gewichtsverhouding van de hoeveelheid klei ten opzichte van de hoeveelheid polymere matrix bevindt zich bij voorkeur tussen 1:200 and 2:1, met een bijzondere voorkeur voor een gewichtsverhouding tussen 1:50 en 1:5.The weight ratio of the amount of clay to the amount of polymeric matrix is preferably between 1: 200 and 2: 1, with a particular preference for a weight ratio between 1:50 and 1: 5.

Een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding 20 kan op verschillende wijzen worden bereid. Een mogelijke werkwijze omvat een stap waarbij de klei eerst met een blok- of entcopolymeer wordt gemodificeerd door de klei en de blok- of entcopolymeer samen te voegen en uitwisseling tussen kationen en blok- of entcopolymeer in de klei te laten plaatsvinden, en daarna de andere bestanddelen toe te voegen. In een 25 alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de polymere matrix, de vlamvertrager(s) en de blok- of entcopolymeer eerst worden gemengd waarna aan dit mengsel het gewenste klei bestanddeel en eventueel additionele bestanddelen worden toegevoegd. Voorts is het mogelijk om polymere matrix, vlamvertrager(s), klei en blok- of entcopolymeer en 10 eventueel additionele bestanddelen gelijktijdig de samen te voegen en te mengen.A fire-resistant polymer composition according to the invention can be prepared in various ways. A possible method comprises a step in which the clay is first modified with a block or graft copolymer by combining the clay and the block or graft copolymer and allowing exchange between cations and block or graft copolymer in the clay, and then the other add components. In an alternative embodiment, the polymeric matrix, the flame retardant (s) and the block or graft copolymer can first be mixed, after which the desired clay component and possibly additional components are added to this mixture. Furthermore, it is possible to simultaneously combine and mix polymeric matrix, flame retardant (s), clay and block or graft copolymer and any additional components.

Het geniet echter de voorkeur om eerst de klei met een blok- of entcopolymeer als boven omschreven te modificeren. Door het geschikt 5 kiezen van de structurele eenheden (B), zal de vakman in staat zijn om een klei in een polymere matrix van iedere gewenste aard in te brengen.However, it is preferable to first modify the clay with a block or graft copolymer as described above. By appropriately choosing the structural units (B), the skilled person will be able to introduce a clay into a polymeric matrix of any desired nature.

Wanneer een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding wordt vervaardigd volgens één van de bovenomschreven methoden waarin de verschillende bestanddelen worden samengevoegd kan 10 de klei vooraf vermalen of vergruisd worden. Een dergelijke voorbehandeling van de klei kan resulteren in een gemakkelijkere en betere mengbaarheid van de verschillende bestanddelen, maar noodzakelijk is deze bewerking niet.When a fire-resistant polymer composition according to the invention is manufactured according to one of the methods described above in which the various components are combined, the clay can be pre-milled or crushed. Such pre-treatment of the clay can result in easier and better miscibility of the various components, but this operation is not necessary.

De bestanddelen van een brandwerende polymeersamenstelling 15 volgens de uitvinding kunnen middels iedere geschikte werkwijze worden samengevoegd en gemengd en tot een eindproduct worden verwerkt. Een voorbeeld van een werkwijze om de bestanddelen samen te voegen en te mengen omvat het in beweging brengen van een mengsel van bestanddelen middels roeren gedurende een geschikte tijdsduur bij een verhoogde 20 temperatuur en eventueel tevens verhoogde druk zoals bijvoorbeeld middels extrusie kan worden bewerkstelligd. Na extrusie kan een polymeersamenstelling volgens de uitvinding eventueel worden gegoten, als deklaag op een substraat worden afgezet, worden geblazen of op een andere geschikte wijze worden verwerkt tot een product met brandwerende 25 eigenschappen.The components of a fire-resistant polymer composition according to the invention can be combined and mixed by any suitable method and processed into a final product. An example of a method for joining and mixing the components comprises moving a mixture of components by stirring for a suitable period of time at an elevated temperature and optionally also elevated pressure such as, for example, by extrusion. After extrusion, a polymer composition according to the invention can optionally be cast, deposited as a coating on a substrate, blown or processed in another suitable manner into a product with fire-resistant properties.

Geschikte mengomstandigheden zijn afhankelijk van de aard van de gekozen ingrediënten en kunnen eenvoudig worden bepaald door de vakman. Het mengen wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur van tussen 40 en 80°C met behulp van bij voorbeeld een buss-kneader en de 30 extrusie wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur tussen 40 en 1 n ’? 1 2 2 2 11 200°C. Hiertoe kan zeer geschikt een zogenaamde twin-screw extrudator worden toe gepast.Suitable mixing conditions depend on the nature of the ingredients chosen and can easily be determined by those skilled in the art. The mixing is preferably carried out at a temperature of between 40 and 80 ° C with the aid of, for example, a buss-kneader and the extrusion is preferably carried out at a temperature between 40 and 1 n '. 1 2 2 2 11 200 ° C. A so-called twin-screw extrudator can very suitably be used for this purpose.

Een brandwerende polymeersamenstelling volgens de uitvinding vindt zeer geschikt toepassing bij de vervaardiging van isolatiemateriaal 5 voor elektriciteitskabels, wandcontactdozen, en andere kunststof electra- en electronicamaterialen, zoals behuizingen en isolatie voor elektrische apparatuur en kabels. Toepassingen binnenshuis zijn verder o.a. meubilair, verlichting, bouwmaterialen en isolatiemateriaal, verf en behang, vloeren, dekkleden en tapijten, textiel, houtproducten en speelgoed. Andere 10 toepassingen van een samenstelling volgens de uitvinding kunnen zijn kantoor meubilair, computer apparatuur, autobekleding, materialen voor de fabricage van auto's, bussen, vliegtuigen en schepen, apparatuur en inrichting van ziekenhuizen en zorginstellingen, of stoffen en weefsels in bijvoorbeeld kantoren, fabrieken en bioscopen.A fire-resistant polymer composition according to the invention finds very suitable application in the manufacture of insulating material for electrical cables, wall sockets, and other plastic electrical and electronic materials, such as housings and insulation for electrical equipment and cables. Indoor applications include furniture, lighting, building materials and insulation material, paint and wallpaper, floors, carpets and rugs, textiles, wood products and toys. Other applications of a composition according to the invention can be office furniture, computer equipment, car upholstery, materials for the manufacture of cars, buses, planes and ships, equipment and equipment of hospitals and care institutions, or fabrics and fabrics in for example offices, factories and movie theaters.

15 De uitvinding zal thans worden geïllustreerd aan de hand van de volgende, niet als beperkend op te vatten voorbeelden.The invention will now be illustrated with reference to the following, non-limiting examples.

1212

Voorbeeld 1Example 1

Brandwerende polymeersamenstelling op basis van MDPE en LDPE. Experimenten op kleine schaal.Fire-resistant polymer composition based on MDPE and LDPE. Experiments on a small scale.

Experimentele proces condities 5 Ter bereiding van materialen met goed gedispergeerde vlamvertragers in een polymere matrix werden extrusie-experimenten uitgevoerd met een twin-screw extruder van laboratorium schaal die de mogelijkheid tot hergebruik had en over een effectief volume van 15 cm3 beschikte. De bereiding werd uitgevoerd bij een temperatuur van 160°C, bij 10 een rotatiesnelheid van 245 rpm gedurende 5 min.Experimental process conditions To prepare materials with well-dispersed flame retardants in a polymeric matrix, extrusion experiments were carried out with a laboratory-scale twin-screw extruder that had the possibility of reuse and had an effective volume of 15 cm 3. The preparation was carried out at a temperature of 160 ° C, at a rotation speed of 245 rpm for 5 minutes.

Ter bestudering van de polymeersamenstellingen werden testmonsters vervaardigd door middel van spuitgieten. Deze test-monsters werden visueel bestudeerd om vast te stellen of de klei goed gedispergeerd was en enkele veelbelovende monsters werden nader bestudeerd met behulp 15 van E-SEM.Test samples were made by injection molding to study the polymer compositions. These test samples were visually studied to determine if the clay was well dispersed and some promising samples were further studied using E-SEM.

Extrusie-experimentenExtrusion experiments

In de onderstaande experimenten werden MDPE en LDPE als polymere matrix toegepast. Voorts werd als klei een alifatisch 20 ammoniumzout (dimethyldioctadecylammoniumchloride, DODAC) gemodificeerd bentoniet toegepast. Deze gemodificeerde klei bevatte ca. 45 gew.% DODAC, betrokken op het gewicht van de gemodificeerde klei. De gebruikte hoeveelheid van op deze wijze gemodificeerde klei was 5 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de samenstelling voor toevoeging van een 25 vlamvertrager en een blok- of entcopolymeer en uitgaande van het gewicht van de klei in ongemodificeerde toestand, d.w.z het anorganische gedeelte van de klei.In the experiments below, MDPE and LDPE were used as the polymeric matrix. Furthermore, an aliphatic ammonium salt (dimethyldioctadecylammonium chloride, DODAC) modified bentonite was used as the clay. This modified clay contained approximately 45% by weight of DODAC, based on the weight of the modified clay. The amount of clay modified in this way was 5% by weight, based on the weight of the composition for adding a flame retardant and a block or graft copolymer and starting from the weight of the clay in unmodified state, ie the inorganic part of the clay.

Vergelijkingsexperimenten werden uitgevoerd met de vlamvertrager magnesium hydroxide in een hoeveelheid van 4 gew.% en 33 30 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de samenstelling, en met de gelaagdeComparative experiments were performed with the flame retardant magnesium hydroxide in an amount of 4% by weight and 33% by weight, based on the weight of the composition, and with the layered

'! Γί ' * " P P"! 'Ί '* "P P

13 structuur talk in een hoeveelheid van 21 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de samenstelling.13 structure talc in an amount of 21% by weight, based on the weight of the composition.

Om een indruk te krijgen van de brandbaarheid van de materialen werden experimenten met MDPE als polymere matrix in combinatie met 5 PEO-b-PE als blokcopolymeer en MA-g-PE (maleinezuur grafted polyethyleen) als entcopolymeer toegepast.To get an impression of the flammability of the materials, experiments with MDPE as a polymer matrix in combination with PEO-b-PE as a block copolymer and MA-g-PE (maleic acid grafted polyethylene) were used as a graft copolymer.

Spuitgegoten monsters met een vaste dimensie van 2 x 5 x 40 mm (h x b x 1) werden kortstondig in een blauwe gasvlam gehouden. De monsters werden zo lang in de vlam gehouden dat zij net vlam konden 10 vatten, maar dat de vlam zich niet verspreidde. Vervolgens werd de vlam uitgemaakt en werd het smeulgedrag van het materiaal geobserveerd, of werd de vlampropagatie bestudeerd.Injection molded samples with a fixed dimension of 2 x 5 x 40 mm (h x w x 1) were briefly held in a blue gas flame. The samples were held in the flame for so long that they could just catch fire, but the flame did not spread. The flame was then broken out and the smoldering behavior of the material was observed, or flame propagation was studied.

Deze kleinschalige experimenten toonden aan dat de bereiding van een polymeersamenstelling volgens de uitvinding op basis van 'medium 15 density' polyethyleen (MDPE) of 'low density' polyethyleen (LDPE) kon worden verwezenlijkt en dat op grond hiervan goede vlamvertragende eigenschappen konden worden bereikt.These small-scale experiments showed that the preparation of a polymer composition according to the invention on the basis of medium-density polyethylene (MDPE) or low-density polyethylene (LDPE) could be achieved and that good flame-retardant properties could be achieved on this basis.

Polymeersamenstellingen met goede vlamvertragende eigenschappen konden worden bereid door toepassing van alifatisch 20 gemodificeerd bentoniet en hydrotalciet gemodificeerd met stearinezuur. Eveneens konden verrassenderwijs goede vlamvertragende eigenschappen werden verkregen door toepassing van alifatisch gemodificeerd bentoniet met blok-copolymeer, aangezien het blok-copolymeer zelf goed brand.Polymer compositions with good flame-retardant properties could be prepared by using aliphatic modified bentonite and hydrotalcite modified with stearic acid. Also surprisingly, good flame-retardant properties could be obtained by using aliphatic modified bentonite with block copolymer, since the block copolymer itself burns well.

Minder goed gedispergeerd maar met goede vlamvertragende 25 eigenschappen, en op kleine schaal bereid, was een melamine gemodificeerde bentoniet.Less well dispersed but with good flame retardant properties, and prepared on a small scale, was a melamine modified bentonite.

De experimenten op kleine schaal uitgevoerd met vlamvertragende vulmiddelen zoals magnesium hydroxide (Mg(OH)2), hydrotalciet (Mg6Al2(0H)ieC03.4H20) en verschillende typen van huntiet (CaMg3(C03)4), 30 en andere gelaagde dubbel hydroxiden, bestaande uit carbonaten, 14 hydroxides van 2- en 3- waardige hoofdgroep elementen zoals Mg, Ca en Al en mengvormen daarvan met een endotherm tussen 200-400°C, met hydromagnesiet (Mgs(C03)4(0H) 2.4(H20)) en met commercieel ontwikkelde mengsels van deze twee typen toonden aan dat alle vulmiddelen in principe 5 geschikt waren voor toepassing als vlamvertrager. Er werd gevonden dat bij toevoeging van vlamvertragers de polymeersamenstellingen niet meer tot ontbranding konden worden gebracht.The experiments were carried out on a small scale with flame-retardant fillers such as magnesium hydroxide (Mg (OH) 2), hydrotalcite (Mg6Al2 (0H) ieCO3.4H2 O) and different types of huntite (CaMg3 (CO3) 4), 30 and other layered double hydroxides, consisting of carbonates, 14 hydroxides of 2- and 3-valued main group elements such as Mg, Ca and Al and mixtures thereof with an endotherm between 200-400 ° C, with hydromagnesite (Mgs (C03) 4 (0H) 2.4 (H2O)) and with commercially developed mixtures of these two types showed that all fillers were in principle suitable for use as a flame retardant. It was found that upon addition of flame retardants, the polymer compositions could no longer be ignited.

Voorbeeld 2.Example 2

10 Brandwerende polymeersamenstelling op basis van MDPE en LDPE. Experimenten op grotere schaal.10 Fire-resistant polymer composition based on MDPE and LDPE. Experiments on a larger scale.

Polymeersamenstelling zonder vlamvertragersPolymer composition without flame retardants

Vier typen polymeersamenstellingen volgens de uitvinding werden bereid waarbij MDPE als polymere matrix werd toegepast met 15 gemodificeerde gelaagde kleien bentoniet en hydrotalciet.Four types of polymer compositions according to the invention were prepared using MDPE as polymeric matrix with modified layered clays of bentonite and hydrotalcite.

Ter bereiding van een polymeersamenstelling volgens de uitvinding werd eerst een mengsel van een met surfactant gemodificeerd bentoniet of hydrotalciet, MDPE en blok- of entcopolymeer bereid. Als blokcopolymeer werd PEO-b-PE en als entcopolymeer werd MA-g-PE toegepast. De 20 verhouding van klei ten opzichte van polymere matrix was 1:20 (5 gew. % klei gebaseerd op het gewicht van de polymere matrix en uitgaande van het gewicht van de klei in ongemodificeerde toestand, d.w.z het anorganische gedeelte van de klei). Dit mengsel werd geïntroduceerd in een buss-kneader extruder. De toevoersnelheid bedroeg 7 kg/uur en de extrusieparameters 25 waren als volgt:To prepare a polymer composition according to the invention, a mixture of surfactant-modified bentonite or hydrotalcite, MDPE and block or graft copolymer was first prepared. PEO-b-PE was used as the block copolymer and MA-g-PE was used as the graft copolymer. The ratio of clay to polymeric matrix was 1:20 (5% by weight of clay based on the weight of the polymeric matrix and based on the weight of the clay in the unmodified state, i.e. the inorganic part of the clay). This mixture was introduced in a buss-kneader extruder. The feed rate was 7 kg / hour and the extrusion parameters were as follows:

Temperatuur zonel zone2 zone3 zone4 zoneö zone6Temperature zone zone2 zone3 zone4 zoneö zone6

180 190 190 190 190 190 °C180 190 190 190 190 190 ° C

Rotatiesnelheid 500 rpm 30 4 n o -ij o o o 15Rotational speed 500 rpm 30 4 n oij o o o 15

De brandbaarheid en mechanische eigenschappen van de monsters werden getest. De brandwerende en mechanische eigenschappen van dit materiaal waren niet voldoende om een bekabelingisolatie op te baseren, hoewel de brandwerende eigenschappen beter waren dan die van het 5 zuivere matrix polymeer MDPE.The combustibility and mechanical properties of the samples were tested. The fire-resistant and mechanical properties of this material were not sufficient to base a cabling insulation, although the fire-resistant properties were better than those of the pure matrix polymer MDPE.

Voorbeeld 3Example 3

Brandwerende polymeersamenstelling op basis van MDPE en LDPE. Experimenten op grotere schaal.Fire-resistant polymer composition based on MDPE and LDPE. Experiments on a larger scale.

10 Polymeersamenstelling op basis van MDPE als polvmere matrix met vlamvertragersPolymer composition based on MDPE as a polymeric matrix with flame retardants

Dezelfde componenten, composities en procescondities werden gehanteerd als vermeld in Voorbeeld 2, echter hieraan werden vlamvertragende vulmiddelen toegevoegd.The same components, compositions and process conditions were used as stated in Example 2, but flame-retardant fillers were added to this.

15 De volgende anorganische vulmiddelen werden getest als vlamvertragers:The following inorganic fillers were tested as flame retardants:

Tabel 1. Toegepaste vlamvertragende vulmiddelen.Table 1. Flame retardant fillers used.

Vulmiddel Deeltjes grootteFiller Particle size

Mg(OH>2 (magnefin) 1,40 - 1,80 pmMg (OH> 2 (magnefin) 1.40 - 1.80 µm

Huntiet/hydromagnesiet (Securoc™ CIO) 0,3 — 0,6 pmHuntite / hydromagnesite (Securoc ™ CIO) 0.3 - 0.6 µm

Huntiet/hydromagnesiet (FF) 0,25 - 0,45 pmHuntite / hydromagnesite (FF) 0.25 - 0.45 µm

Huntiet/hydromagnesiet (HH) 0,25 - 0,45 pmHuntite / hydromagnesite (HH) 0.25 - 0.45 µm

Hydrotalciet 20 Een mengsel van een polymere matrix MDPE, een blokcopolymeer PEO-b-PE (Mw = 575 g/mol) en een DODAC gemodificeerde bentoniet aangevuld met verschillende vlamvertragende vulmiddelen in een 16 hoeveelheid van 30-33 gew.%, gebaseerd op het gewicht van het mengsel, werd geïntroduceerd in een huss-kneader extruder met een toevoersnelheid van 7 kg/uur. De toegepaste extrusieparameters waren zoals vermeld in Voorbeeld 2.Hydrotalcite A mixture of a polymeric matrix MDPE, a block copolymer PEO-b-PE (Mw = 575 g / mol) and a DODAC modified bentonite supplemented with various flame-retardant fillers in a quantity of 30-33% by weight, based on the weight of the mixture, was introduced into a huss-kneader extruder with a feed rate of 7 kg / hour. The extrusion parameters used were as stated in Example 2.

5 De polymeersamenstellingen werden aangevuld met de verschillende vlamvertragende vulmiddelen in een tweede extrusiestap. Eerst werden de verschillende polymeersamenstellingen gecombineerd met magnesium hydroxide. In daarop volgende experimenten werd Securoc™ CIO toegepast ter vervanging van magnesium hydroxide en talk werd 10 toegepast als een extra additief.The polymer compositions were supplemented with the various flame-retardant fillers in a second extrusion step. First, the different polymer compositions were combined with magnesium hydroxide. In subsequent experiments, Securoc ™ CIO was used to replace magnesium hydroxide and talc was used as an additional additive.

De extrusieparameters waren gelijk aan die uit het vorige experiment, met uitzondering van de experimenten waaraan extra talk werd toegevoegd. Als gevolg van het hoge anorganische gehalte was het in dit geval moeilijk om het MDPE bij 190 °C te smelten. Om die reden werd 15 de temperatuur verhoogd naar 210 °C.The extrusion parameters were the same as in the previous experiment, with the exception of the experiments to which extra talc was added. Due to the high inorganic content, it was difficult in this case to melt the MDPE at 190 ° C. For that reason the temperature was raised to 210 ° C.

De brandbaarheid en mechanische eigenschappen van enkele van de materialen werden getest. De bevindingen waren dat de polymeersamenstelling op basis van de polymere matrix MDPE, de kleien bentoniet of hydrotalciet, het blokcopolymeer PEO-b-PE of het 20 entcopolymeer MA-g-PE en de bovenomschreven vulmiddelen een verbeterde verwerkbaarheid en verbeterde mechanische eigenschappen (gemeten als relatieve E-modulus) hadden. De brandeigenschappen van het materiaal werden gekarakteriseerd door een afwezigheid van druipen van het brandende materiaal, geen smelten, ontstaan van een vaste verkoling en 25 geen of een zeer kleine roetige vlam. Deze eigenschappen van het materiaal maakten het zeer geschikt voor toepassing in bekabelingisolatie.The combustibility and mechanical properties of some of the materials were tested. The findings were that the polymer composition based on the polymeric matrix MDPE, the clays bentonite or hydrotalcite, the block copolymer PEO-b-PE or the graft copolymer MA-g-PE and the fillers described above have improved processability and improved mechanical properties (measured as relative E-modulus). The burning properties of the material were characterized by an absence of dripping of the burning material, no melting, formation of a solid carbon and no or a very small sooty flame. These properties of the material made it very suitable for use in cabling insulation.

Voorbeeld 4Example 4

Brandwerende polymeersamenstelling op basis van MDPE en LDPE.Fire-resistant polymer composition based on MDPE and LDPE.

30 Experimenten op grotere schaal.30 Experiments on a larger scale.

i n :? 122 9 17in :? 122 9 17

Polymeersamenstelling op basis van LDPE als nolvmere matrix met vlamvertragersPolymer composition based on LDPE as a more innovative matrix with flame retardants

Van een polymeersamenstelling met MDPE als polymere matrix en een met alifatische ammoniumzout gemodificeerde klei zonder toepassing 5 van additionele vlamvertragers was reeds aangetoond dat zij goede brandwerende eigenschappen bezat. Tevens werd een positief effect op de brandbaarheid en mechanische eigenschappen waargenomen in een polymeersamenstelling met MDPE als polymere matrix en een met alifatische ammoniumzout gemodificeerde klei. Verrassenderwijs werd 10 gevonden dat toevoeging van kleine hoeveelheden blok-copolymeer de procesomstandigheden, mechanische eigenschappen en vlamvertragende eigenschappen positief beïnvloedde.A polymer composition with MDPE as a polymer matrix and a clay modified with aliphatic ammonium salt without the use of additional flame retardants had already been shown to have good fire-resistant properties. A positive effect on the combustibility and mechanical properties was also observed in a polymer composition with MDPE as a polymer matrix and a clay modified with aliphatic ammonium salt. Surprisingly, it was found that addition of small amounts of block copolymer positively affected process conditions, mechanical properties, and flame retardant properties.

De eerste experimenten met LDPE als polymere matrix werden uitgevoerd als vervolg op de MDPE experimenten. LDPE werd tezamen met 15 een DODAC gemodificeerde klei (bentoniet) een blokcopolymeer of entcopolymeer (PEO-b-PE met molmassa 575, 875, 920 en 1400 g/mol en een ent-copolymeer MA-g-PE) en verschillende anorganische vulmiddelen (de effectvulstof talk en de vlamvertragers magnesium hydroxide en huntiet) geëxtrudeerd in één stap.The first experiments with LDPE as a polymer matrix were carried out as a follow-up to the MDPE experiments. LDPE, together with a DODAC modified clay (bentonite), became a block copolymer or graft copolymer (PEO-b-PE with molar mass 575, 875, 920 and 1400 g / mol and a graft copolymer MA-g-PE) and various inorganic fillers ( the effect filler talc and the flame retardants (magnesium hydroxide and huntite) extruded in one step.

20 Eerst werd een mengsel bereid van polymere matrix, gemodificeerde klei, blokcopolymeer en talk. Dit mengsel werd geïntroduceerd in de eerste zone (toevoer 1). De overige anorganische vulmiddelen werden geïntroduceerd bij de tweede zone (toevoer 2).First a mixture of polymeric matrix, modified clay, block copolymer and talc was prepared. This mixture was introduced in the first zone (feed 1). The remaining inorganic fillers were introduced at the second zone (feed 2).

De extrusieomstandigheden waren als volgt: 25The extrusion conditions were as follows:

Temperatuur zonel zone2 zone3 zone4 zone5 zone6Temperature zone zone2 zone3 zone4 zone5 zone6

100 180 190 190 190 190 °C100 180 190 190 190 190 ° C

Rotatie snelheid 500 rpm 18Rotational speed 500 rpm 18

Voor de vervolgexperimenten werd een mengsel van polymere matrix LDPE, blok- of entcopolymeer en klei bereid als basis materiaal (masterbatch).For the follow-up experiments, a mixture of polymeric matrix LDPE, block or graft copolymer and clay was prepared as the base material (masterbatch).

5 Hiervan werden drie versies bereid met de volgende samenstelling:Three versions were prepared with the following composition:

Tabel 2. Verhouding tussen polymeer en kleiTable 2. Ratio between polymer and clay

Monster Percentage (%) LDPE : gemodificeerde klei: copolymer LDPE/Gemodificeerd bentoniet 92.5 : 7.5 : 0 (DODAC gemodificeerd) LDPE/gemodifïceerd bentoniet/blokcopolymeer 91.5 : 7.4 : 1.1 (PEO-b-PE) LDPE/gemodificeerd bentoniet/entcopolymeer 90.4 : 7.3 : 2.3 (MA-g-PE)Sample Percentage (%) LDPE: modified clay: copolymer LDPE / Modified bentonite 92.5: 7.5: 0 (DODAC modified) LDPE / modified bentonite / block copolymer 91.5: 7.4: 1.1 (PEO-b-PE) LDPE / modified bentonite / graft copolymer 90.4: 7.3: 2.3 (MA-g-PE)

Ter bereiding van deze drie basale samenstellingen werd een 10 mengsel bereid van DODAC gemodificeerd bentoniet en LDPE. De verhouding van klei ten opzichte van polymere matrix was 1:20 (5 gew. % ongemodificeerde klei, gebaseerd op het gewicht van het mengsel). Het mengsel werd geïntroduceerd in de eerste zone van de extruder. De toevoersnelheid was 8 kg/uur. De extrusieparameters waren de volgende: 15To prepare these three basic compositions, a mixture was prepared of DODAC modified bentonite and LDPE. The ratio of clay to polymeric matrix was 1:20 (5% by weight of unmodified clay, based on the weight of the mixture). The mixture was introduced into the first zone of the extruder. The feed rate was 8 kg / hour. The extrusion parameters were the following:

Temperatuur zonel zone2 zone3 zoned zoneö zone6Temperature zone zone2 zone3 zone zoneö zone6

100 180 190 190 190 190 °C100 180 190 190 190 190 ° C

Rotatiesnelheid 500 rpm 19Rotational speed 500 rpm 19

De brandeigenschappen en de mechanische eigenschappen van de monsters werden getest (zie voor resultaten tabellen 4, 5 en 6).The burning properties and the mechanical properties of the samples were tested (for the results, see Tables 4, 5 and 6).

Vulmiddelen voor comnoundering en comnatibilisers in een mengsel van 5 LDPE, klei en blok- of entcopolvmeerFillers for compounding and comnatibilisers in a mixture of 5 LDPE, clay and block or graft copolymer

Een mengsel van LDPE, klei en blok- of entcopolymeer werd toegepast als basis materiaal voor de bereiding van samenstellingen. De volgende anorganische vulmiddelen werden getest als vlamvertragers.A blend of LDPE, clay, and block or graft copolymer was used as the base material for the preparation of compositions. The following inorganic fillers were tested as flame retardants.

10 Tabel 3. Geteste vlamvertragende vulmiddelen met bijbehorende deeltjesgrootte vlamvertragend vulmiddel deeltjesgrootteTable 3. Tested flame retardant fillers with associated particle size flame retardant filler particle size

Mg(OH)2 (magnefin) 1,40 - 1,80 pmMg (OH) 2 (magnefin) 1.40 - 1.80 µm

Huntiet/hydromagnesiet 0,3 - 0,6 pm (Securoc™ CIO)Huntite / hydromagnesite 0.3 - 0.6 µm (Securoc ™ CIO)

Een mengsel van LDPE, klei en blok- of entcopolymeer met een compatibiliser (EVA of Exxelor™) en talk als effectvulstof werd 15 geïntroduceerd in de eerste zone van de extrudator. De anorganische vulmiddelen werden geïntroduceerd in de tweede zone van de extrudator.A mixture of LDPE, clay, and block or graft copolymer with a compatibilizer (EVA or Exxelor ™) and talc as an effect filler was introduced into the first zone of the extrudator. The inorganic fillers were introduced into the second zone of the extrudator.

De toegepaste extrusieparameters waren als beschreven voor de bereiding van een mengsel van polymere matrix LDPE, blok- of entcopolymeer en klei hierboven.The extrusion parameters used were as described for the preparation of a mixture of polymeric matrix LDPE, block or graft copolymer, and clay above.

2020

De brandbaarheid en de mechanische eigenschappen van enkele van de materialen werden getest (zie voor resultaten tabellen 4, 5 en 6).The combustibility and the mechanical properties of some of the materials were tested (for the results, see Tables 4, 5 and 6).

1 n ? 1 ? ? o1 n? 1? ? O

Tabel 4.Table 4.

Proces MechanischeProcess Mechanical

Samenstelling condities eigenschappen Brandeigenschappen 20Composition conditions properties Fire properties 20

Koppel Relative E-modulus LDPE/EVA/ 27 100 % Druipen/sraelten/roetCouple Relative E-modulus LDPE / EVA / 27 100% Dripping / sraelting / soot

Mg(OH)2 LDPE/EVA/ 27 100 % Geen druipen/Mg (OH) 2 LDPE / EVA / 27 100% No dripping /

Mg(OH)2/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei kleine roetige vlam LDPE/EVA/ 17 120 % Geen druipen/Mg (OH) 2 / DODAC- no melting / modified clay small sooty flame LDPE / EVA / 17 120% No dripping /

Mg(OH)2/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei / vaste verkoling/ blokcopolymeer geen roetige vlam LDPE/EVA/ 19 100 % Geen druipen/Mg (OH) 2 / DODAC- no melting / modified clay / solid carbonization / block copolymer no sooty flame LDPE / EVA / 19 100% No dripping /

Mg(OH)2/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei / vaste verkoling/ entcopolymeer zeer kleine roetige vlam 1021222Mg (OH) 2 / DODAC- no melting / modified clay / solid carbonization / graft copolymer very small sooty flame 1021222

Tabel 5.Table 5.

Proces MechanischeProcess Mechanical

Samenstelling condities eigenschappen Brandeigenschappen 21Composition conditions properties Fire properties 21

Koppel Relative E-modulus LDPE/EVA/ 40 100 % Druipen/smelten/roetCouple Relative E-modulus LDPE / EVA / 40 100% Dripping / melting / soot

Securoc™ LDPE/EVA/ 40 - % Geen druipen/Securoc ™ LDPE / EVA / 40 -% No dripping /

Securoc™/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei vaste verkoling/ roetige vlam LDPE/EVA/ 31 130 % Geen druipen/Securoc ™ / DODAC- no melting / modified clay solid carbonization / sooty flame LDPE / EVA / 31 130% No dripping /

Securoc™/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei/ vaste verkoling/ blokcopolymeer geen roetige vlamSecuroc ™ / DODAC- no melting / modified clay / solid carbonization / block copolymer no sooty flame

Proces MechanischeProcess Mechanical

Samenstelling condities eigenschappen Brandeigenschappen 22Composition conditions properties Fire properties 22

Tabel 6.Table 6.

Koppel Relative E-modulus LDPE/Exxelor™/ 44 100 % Druipen/smelten/roetLink Relative E-modulus LDPE / Exxelor ™ / 44 100% Dripping / melting / soot

Mg(OH)2 LDPE/Exxelor™/ 43 100 % Geen druipen/Mg (OH) 2 LDPE / Exxelor ™ / 43 100% No dripping /

Mg(OH)2/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei vaste verkoling/ kleine roetige vlam LDPE/Exxelor™/ 31 110% Geen druipen/Mg (OH) 2 / DODAC- no melting / modified clay solid carbonization / small sooty flame LDPE / Exxelor ™ / 31 110% No dripping /

Mg(OH)2/DODAC- geen smelten/ gemodificeerde klei / vaste verkoling/ blokcopolymeer geen roetige vlamMg (OH) 2 / DODAC- no melting / modified clay / solid carbonization / block copolymer no sooty flame

Experimenten op grotere schaal lieten zien dat de buss-kneader geschikt was voor het verkrijgen van een homogene dispersie van de 5 (gemodificeerde) gelaagde klei in zowel MDPE als LDPE. De procesomstandigheden werden niet beïnvloed door de toevoeging van 5% gelaagd gemodificeerde klei. In sommige gevallen werden de procesomstandigheden positief beïnvloed door toevoeging van een overmaat aan smeermiddelachtige modificatoren, zoals blok-copolymeer of 10 entcopolymeer.Experiments on a larger scale showed that the buss kneader was suitable for obtaining a homogeneous dispersion of the (modified) layered clay in both MDPE and LDPE. The process conditions were not affected by the addition of 5% layered modified clay. In some cases, the process conditions were positively influenced by the addition of an excess of lubricant-like modifiers, such as block copolymer or graft copolymer.

Het positieve effect van deze modificatoren had een negatief effect op de ontvlambaarheid (limiting oxygen index (LOI), ontbranding en vlamtransport). Experimenten ter optimalisering van de minimale hoeveelheid van blok-copolymeer benodigd voor een goede dispersie van het 15 klei toonden aan dat de massaverhouding DODAC-gemodificeerd bentoniet i 0 2 1 2 2? 23 (massa pure klei) ten opzichte van blok-copolymeer PEO-b-PE (Mw 575) ongeveer 4:1 moest zijn. Bij andere kleien en andere blok- of entcopolymeren kunnen andere optima gelden.The positive effect of these modifiers had a negative effect on flammability (limiting oxygen index (LOI), ignition and flame transport). Experiments to optimize the minimum amount of block copolymer required for a good clay dispersion showed that the mass ratio of DODAC-modified bentonite was 0 2 1 2 2. 23 (mass of pure clay) compared to block copolymer PEO-b-PE (Mw 575) had to be about 4: 1. Different optima may apply to other clays and other block or graft copolymers.

De geoptimaliseerde hoeveelheid blok-copolymeer resulteerde in 5 vergelijkbare procesomstandigheden, maar resulteerde in verbeterde vlamvertragende eigenschappen (gemeten naar ontbranding, vlamtransport, vorming van vaste zwarte verkoling en minder roetige vlam) en een verbetering in mechanische eigenschappen (10% toename van de E-modulus en sterkte) werd geconstateerd.The optimized amount of block copolymer resulted in comparable process conditions, but resulted in improved flame retardant properties (measured by ignition, flame transport, formation of solid black carbonization and less sooty flame) and an improvement in mechanical properties (10% increase in E-modulus and strength) was found.

10 Niet kwantitatief uitgedrukt, maar duidelijk zichtbaar in MDPE en LDPE, is de ontbranding van de monsters. De tijd benodigd om ontbranding van de monsters te initiëren neemt aanzienlijk toe.10 The combustion of the samples is not quantitatively expressed, but clearly visible in MDPE and LDPE. The time required to initiate ignition of the samples increases considerably.

De verschillende soorten van vlamvertragende vulmiddelen toonden aan dat de Securoc™ gevulde monsters de beste mechanische 15 eigenschappen vertoonden en dat de LOI waarde in lichte mate was toegenomen (1 punt) in vergelijking met magnesium hydroxide.The different types of flame retardant fillers showed that the Securoc ™ filled samples exhibited the best mechanical properties and that the LOI value was slightly increased (1 point) compared to magnesium hydroxide.

Een positieve eigenschap van het Securoc™ in vergelijking met magnesium hydroxide is de vorming van de gelaagde witte verkoling door het brandende monster en de afwezigheid van smelten en druipen van de 20 monsters. Dit stille branden van het Securoc™ gevulde polymeer is tegengesteld aan dat van de magnesium hydroxide gevulde polymeer, dat heftig stoom uitstoot en druipen en smelten veroorzaakt.A positive property of the Securoc ™ compared to magnesium hydroxide is the formation of the layered white carbonization by the burning sample and the absence of melting and dripping of the 20 samples. This silent burning of the Securoc ™ filled polymer is the opposite of that of the magnesium hydroxide filled polymer, which causes heavy steam emission and dripping and melting.

Echter, magnesium hydroxide als vlamvertrager in een polymeersamenstelling van een polymere matrix, een klei en een blok- of 25 entcopolymeer vertoont een stille uitstoting van stoom. Smelten of druipen vindt niet meer plaats en een vaste zwarte verkoling wordt gevormd. De werking van het Securoc™ wordt verminderd wanneer het wordt toegepast in een samenstelling van een polymere matrix van LDPE of MDPE, een klei en een blok- of entcopolymeer. Dit wordt uitgedrukt in de ontbrandingstijd 30 en de tijd benodigd voor zelfdoving wanneer de monsters branden.However, magnesium hydroxide as a flame retardant in a polymer composition of a polymeric matrix, a clay and a block or graft copolymer exhibits a silent ejection of steam. Melting or dripping no longer takes place and a solid black carbonization is formed. The effect of the Securoc ™ is reduced when it is used in a composition of a polymeric matrix of LDPE or MDPE, a clay and a block or graft copolymer. This is expressed in the ignition time 30 and the time required for self-extinguishing when the samples burn.

2424

Van de toe gepaste compatibilisatoren Exxelor™, EVA, entcopolymeer en blokcopolymeer, zijn het blokcopolymeer en het entcopolymeer alleen effectief indien toegepast in kleine hoeveelheid ten opzichte van het gemodificeerd bentoniet. Een overmaat van deze 5 compatibilisatoren is negatief voor de vlamvertragende eigenschappen, maar heeft een positief effect op de mechanische eigenschappen.Of the Exxelor ™, EVA, graft copolymer and block copolymer compatibilizers used, the block copolymer and graft copolymer are effective only when used in a small amount relative to the modified bentonite. An excess of these compatibilizers is negative for the flame-retardant properties, but has a positive effect on the mechanical properties.

Over het geheel genomen is de meest geschikte samenstelling een combinatie van gemodificeerd bentoniet met blok- of entcopolymeer met Exxelor™ als compatibilisator en magnesium hydroxide als vlamvertragend 10 vulmiddel.Overall, the most suitable composition is a combination of modified bentonite with block or graft copolymer with Exxelor ™ as a compatibilizer and magnesium hydroxide as a flame retardant filler.

1 0 21 2 2 :1 0 21 2 2:

Claims (17)

1. Polymeersamenstelling met brandwerende eigenschappen, welke samenstelling een polymere matrix, een vlamvertrager, een gelaagde klei en een blok- of entcopolymeer omvat.A polymer composition with fire-resistant properties, which composition comprises a polymeric matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer. 2. Polymeersamenstelling volgens conclusie 1, waarin het blok- of 5 entcopolymeer één of meer structurele eenheden (A) die verenigbaar zijn met de klei en één of meer structurele eenheden (B) die verenigbaar zijn met de polymere matrix, omvat.The polymer composition according to claim 1, wherein the block or graft copolymer comprises one or more structural units (A) compatible with the clay and one or more structural units (B) compatible with the polymer matrix. 3. Polymeersamenstelling volgens conclusie 1 of 2, waarin de klei een kationuitwisselingscapaciteit van tussen 30 en 250, bij voorkeur 50 en 200 10 milliequivalenten per 100 gram bezit.Polymer composition according to claim 1 or 2, wherein the clay has a cation exchange capacity of between 30 and 250, preferably 50 and 200 milliequivalents per 100 grams. 4. Polymeersamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de polymere matrix een homo- of copolymeer gekozen uit polyethyleen, polypropyleen, EVA, ABS, PC, ABS, en SAN of combinaties daarvan omvat.Polymer composition according to any of the preceding claims, wherein the polymeric matrix comprises a homo- or copolymer selected from polyethylene, polypropylene, EVA, ABS, PC, ABS, and SAN or combinations thereof. 5. Polymeersamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het blok-copolymeer een copolymeer van polyethyleen glycol of polyethyleenoxide en polyethyleen is.Polymer composition according to any of the preceding claims, wherein the block copolymer is a copolymer of polyethylene glycol or polyethylene oxide and polyethylene. 6. Polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 2-5, waarin de structurele eenheden (A) een molecuulgewicht tussen 80 en 10.000 20 hebben, en waarin de structurele eenheden (B) een molecuulgewicht tussen 80 en 200.000 hebben.Polymer composition according to any of claims 2-5, wherein the structural units (A) have a molecular weight between 80 and 10,000, and wherein the structural units (B) have a molecular weight between 80 and 200,000. 7. Polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 2-6, waarin de structurele eenheden (A) ten minste 2 monomere eenheden bevatten, en waarin de structurele eenheden (B) gelijke of grotere hoeveelheid monomere 25 eenheden als/dan de structurele eenheden (A) bevatten.7. Polymer composition according to any of claims 2-6, wherein the structural units (A) contain at least 2 monomeric units, and wherein the structural units (B) have the same or greater amount of monomeric units as / than the structural units (A) contain. 8. Polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 2-7, waarin de structurele eenheden (A) van 3 tot 100 monomere eenheden bevatten. 1.Polymer composition according to any of claims 2-7, wherein the structural units (A) contain from 3 to 100 monomeric units. 1. 9. Polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 2-8, waarin ten minste één van de structurele eenheden (A) is afgeleid van monomere eenheden gekozen uit vinylpyrrolidon, vinyl alcohol, ethyleenoxide, ethyleenimine, vinylpyridine, acrylzuur en acrylamide.The polymer composition according to any of claims 2-8, wherein at least one of the structural units (A) is derived from monomeric units selected from vinyl pyrrolidone, vinyl alcohol, ethylene oxide, ethylene imine, vinyl pyridine, acrylic acid and acrylamide. 10. Polymeersamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de gewichtsverhouding tussen de hoeveelheid klei en de hoeveelheid blok- of entcopolymeer tussen 0,01:1 en 100:1 is, bij voorkeur tussen 0,5:1 en 20:1, en bij grote voorkeur tussen 1:1 en 5:1.Polymer composition according to one of the preceding claims, wherein the weight ratio between the amount of clay and the amount of block or graft copolymer is between 0.01: 1 and 100: 1, preferably between 0.5: 1 and 20: 1, and more preferably between 1: 1 and 5: 1. 11. Polymeersamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, 10 waarin de gewichtsverhouding tussen de hoeveelheid klei en de hoeveelheid polymere matrix tussen 1:200 en 2:1 is, bij voorkeur tussen 1:50 en 1:5.The polymer composition according to any of the preceding claims, wherein the weight ratio between the amount of clay and the amount of polymeric matrix is between 1: 200 and 2: 1, preferably between 1:50 and 1: 5. 12. Polymeersamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de vlamvertrager gekozen is uit magnesium hydroxide, aluminium hydroxide, hydrotalciet, huntiet en/of hydromagnesiet en/of mengsels 15 daarvan en andere gelaagd dubbel hydroxiden bestaande uit carbonaten, hydroxides en mengvormen met een endotherm tussen 200-400°C.12. Polymer composition according to any one of the preceding claims, wherein the flame retardant is selected from magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydrotalcite, huntite and / or hydromagnesite and / or mixtures thereof and other layered double hydroxides consisting of carbonates, hydroxides and mixed forms with an endotherm between 200-400 ° C. 13. Werkwijze voor de bereiding van een polymeersamenstelling volgens conclusies 1-12, waarbij een polymere matidx, een vlamvertrager, een klei met een gelaagde structuur, en een blok- of entcopolymeer 20 gezamenlijk worden geëxtrudeerd.13. Method for the preparation of a polymer composition according to claims 1-12, wherein a polymeric matidx, a flame retardant, a clay with a layered structure, and a block or graft copolymer are co-extruded. 14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarin de klei vooraf wordt gemodificeerd met het blok- of entcopolymeer.The method of claim 13, wherein the clay is pre-modified with the block or graft copolymer. 15. Gebruik van een polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 1-12 voor toepassing bij de vervaardiging van isolatiemateriaal 25 voor elektriciteitskabels, behuizing voor elektronische apparatuur, meubilair, interieuren van vervoersmiddelen en openbare ruimtes, verlichting, verf, behang, tapijt, textiel en/of speelgoed.15. Use of a polymer composition according to any one of claims 1-12 for use in the manufacture of insulating material for electrical cables, housing for electronic equipment, furniture, interiors of means of transport and public spaces, lighting, paint, wallpaper, carpet, textile and / or or toys. 16. Elektriciteitskabel omvattende een isolatiemateriaal dat is gebaseerd op een polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 1-12.An electricity cable comprising an insulating material based on a polymer composition according to any one of claims 1-12. 17. Gebruik van een polymeersamenstelling volgens één van de conclusies 1-12 als brandwerend materiaal.Use of a polymer composition according to any of claims 1-12 as a fire-resistant material.
NL1021222A 2002-08-06 2002-08-06 Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer NL1021222C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1021222A NL1021222C2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1021222A NL1021222C2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer
NL1021222 2002-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1021222C2 true NL1021222C2 (en) 2004-02-10

Family

ID=32026251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1021222A NL1021222C2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1021222C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101955626A (en) * 2010-10-12 2011-01-26 江苏安格特新材料科技有限公司 Cable thermoplastic elastomer composition and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921472A1 (en) * 1999-05-08 2000-11-16 Sued Chemie Ag Flame retardant polymer composition
WO2001005880A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-25 Dsm N.V. Extruded polyolefin moulding
WO2002006388A1 (en) * 2000-07-18 2002-01-24 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Polypropylene-clay composite having excellent flame-resistance and producing method thereof
US6414070B1 (en) * 2000-03-08 2002-07-02 Omnova Solutions Inc. Flame resistant polyolefin compositions containing organically modified clay

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921472A1 (en) * 1999-05-08 2000-11-16 Sued Chemie Ag Flame retardant polymer composition
WO2001005880A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-25 Dsm N.V. Extruded polyolefin moulding
US6414070B1 (en) * 2000-03-08 2002-07-02 Omnova Solutions Inc. Flame resistant polyolefin compositions containing organically modified clay
WO2002006388A1 (en) * 2000-07-18 2002-01-24 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Polypropylene-clay composite having excellent flame-resistance and producing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101955626A (en) * 2010-10-12 2011-01-26 江苏安格特新材料科技有限公司 Cable thermoplastic elastomer composition and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Flame retardant polymeric nanocomposites through the combination of nanomaterials and conventional flame retardants
Zhang et al. Polymer/polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanocomposites: An overview of fire retardance
Tang et al. Polypropylene/montmorillonite nanocomposites and intumescent, flame‐retardant montmorillonite synergism in polypropylene nanocomposites
Didane et al. A comparative study of POSS as synergists with zinc phosphinates for PET fire retardancy
Lim et al. A review of application of ammonium polyphosphate as intumescent flame retardant in thermoplastic composites
Nazare et al. Flame‐retardant unsaturated polyester resin incorporating nanoclays
Wang et al. Comparative study of the synergistic effect of binary and ternary LDH with intumescent flame retardant on the properties of polypropylene composites
Wen et al. Fire-resistant and flame-retardant surface finishing of polymers and textiles: A state-of-the-art review
KR20020056911A (en) Polyolefin resin composition
Wang et al. Synergistic fire safety effect between nano-CuO and ammonium polyphosphate in thermoplastic polyurethane elastomer
JP3497369B2 (en) Flame retardant polyolefin resin composition
Alves et al. The effect of Brazilian organic-modified montmorillonites on the thermal stability and fire performance of organoclay-filled PLA nanocomposites
Teles et al. Fire retardancy in nanocomposites by using nanomaterial additives
CN105175921B (en) A kind of montmorillonite/polyaniline nano material flame retardant polystyrene composite
WO2005103136A2 (en) Fire retarded styrene polymer compositions
US3878166A (en) Flame retardant polymeric compositions
NL1021222C2 (en) Fire-preventing polymer composition, e.g. useful for making cable insulation, comprises a polymer matrix, a flame retardant, a layered clay and a block or graft copolymer
Wilkie An introduction to the use of fillers and nanocomposites in fire retardancy
JP2011012239A (en) Flame-retarding auxiliary agent
JP2002173558A (en) Polyolefin-based resin composition
WO2009128306A1 (en) Composite material for imparting flame retardancy
JP2003171569A (en) Fire retarding resin composition
Taghi-Akbari et al. Improving Reaction to Fire Properties of Thermoplastic Polyurethane with Intumescent Flame Retardants and MoS 2.
KR102501772B1 (en) Flame-retardant master batch and method for manufacturing the same
KR100443269B1 (en) A polyolefin resin composition with improved flame retardancy

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20070301