PL185039B1

PL185039B1 - Versatile concentrate of combustion retarders

Info

Publication number: PL185039B1
Application number: PL97319533A
Authority: PL
Inventors: Rzemek┴Barbara; Żołędziowski┴Wojciech; Kalewska┴Bożena; Chodziński┴Jan; Jarosz┴Agata; Wnuk┴Jan
Original assignee: 3M Viscoplast Sa
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2003-02-28
Also published as: PL319533A1

Abstract

Uniwersalny koncentrat opóźniaczy palenia, w tworzywie termoplastycznym zawierający opóźniacze palenia takie jak związki antymonu, związki bromoaromatyczne, związki fosforu, wodorotlenek magnezu, wodorotlenek glinu oraz zawierający barwniki, pigmenty, antystatyki, środki uplastyczniające ewentualnie stabilizatory, znamienny tym, że jako tworzywo termoplastyczne zawiera kopolimer etylen - octan winylu lub jego mieszaninę z innym polimerem, w ilości od 19 do 39% masowych, zaś zawartość opóźniaczy palenia stanowi od 60 do 80% masowych a zawartość środków modyfikujących od 1 do 10% masowych.Universal flame retardant concentrate, in thermoplastic containing flame retardants such as antimony compounds, bromoaromatics, compounds phosphorus, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and containing dyes, pigments, antistatic agents, plasticizing agents or stabilizers, characterized in that as the thermoplastic comprises an ethylene vinyl acetate copolymer or a mixture thereof with another polymer in an amount of 19 to 39 wt%, and the content of flame retardants it is from 60 to 80% by mass and the content of modifying agents from 1 to 10% mass.

Description

Przedmiotem wynalazku jest uniwersalny koncentrat opóźniaczy palenia o charakterze napełniaczy, przeznaczony do różnego rodzaju tworzyw termoplastycznych.The subject of the invention is a universal flame retardant concentrate of filler nature, intended for various types of thermoplastics.

Większość powszechnie stosowanych tworzyw termoplastycznych charakteryzuje się palnością porównywalną z palnością drewna sosnowego. Cecha ta uniemożliwia stosowanie ich tam, gdzie z uwagi na bezpieczeństwo użytkowników tworzywa muszą spełniać kryteria materiałów niepalnych, samogasnących lub o zmniejszonej palności.Most of the commonly used thermoplastics have a flammability comparable to that of pine wood. This feature makes it impossible to use them where, for the safety of users, plastics must meet the criteria of non-flammable, self-extinguishing or flame-retardant materials.

Polski opis patentowy RP 166760 opisuje wytwarzanie samogasnących lub niepalnych tworzyw termoplastycznych, w których użyto koncentratów opóźniaczy palenia.Polish patent description RP 166760 describes the production of self-extinguishing or non-flammable thermoplastics in which flame retardant concentrates were used.

Polski opis patentowy RP 163320 podaje zastosowanie koncentratów opóźniaczy palenia do tworzyw styrenowych.Polish patent description RP 163320 describes the use of flame retardant concentrates for styrene plastics.

W obu przypadkach podane jest ograniczenie stosowania koncentratu jedynie do tego polimeru, który jest tworzywem bazowym koncentratu antypirenów.In both cases, the use of the concentrate is limited only to the polymer which is the base material of the flame retardant concentrate.

W opisie patentowym RP 119797 podano sposoby uzyskiwania skoncentrowanej formy użytkowej środków pomocniczych do tworzyw sztucznych np. antystatyków w lepiszczu, takim jak stearyna lub woski syntetyczne.The patent description RP 119797 describes the methods of obtaining a concentrated formulation of auxiliaries for plastics, e.g. antistatic agents in a binder such as stearin or synthetic waxes.

Z dostępnych informacji o udzielonych patentach znane są skoncentrowane formy dodatków do tworzyw sztucznych.From the available information on granted patents, concentrated forms of additives for plastics are known.

Z japońskiego opisu patentowego Nr 06256763 znana jest granulowana kompozycja opóźniaczy palenia, która zawiera tlenki antymonu jako zasadniczy składnik, amid kwasu tłuszczowego jako twarde lepiszcze i środek smarny jako miękkie lepiszcze. Zawartość twardego lepiszcza wynosi od 1 do 10% a zawartość miękkiego lepiszcza od 3 do 30% w stosunku do nieorganicznego opóźniacza palenia. Preferowane w tej kompozycji miękkie lepiszcze to kwas tłuszczowy lub mydło metaliczne ewentualnie ester kwasu tłuszczowego. Kompozycja opóźniaczy palenia wytwarzana według tego patentu rozwiązuje tylko problem wprowadzania do tworzywa tlenków antymonu, które są jednym ze składników synergicznej mieszaniny opóźniaczy palenia, ponadto metoda ta wymaga zastosowania urządzenia do sprasowania składników koncentratu.Japanese Patent No. 06256763 discloses a granular flame retardant composition which contains antimony oxides as an essential ingredient, fatty acid amide as a hard binder and a lubricant as a soft binder. The hard binder content is 1 to 10% and the soft binder content is 3 to 30% with respect to the inorganic flame retardant. A preferred soft binder in this composition is a fatty acid or a metallic soap or an ester of a fatty acid. The flame retardant composition produced according to this patent only solves the problem of introducing into the material antimony oxides, which are one of the ingredients of the synergistic flame retardant mixture, moreover, this method requires the use of a device for compressing the concentrate components.

Z japońskiego opisu patentowego Nr 08092562 znana jest granulowana kompozycja opóźniaczy palenia do gumy i tworzyw sztucznych. Użyte do wytwarzania kompozycji antypireny mają postać proszków o przeciętnej średnicy ziaren nie większej niż 0,3 mm. Mieszanina opóźniaczy palenia składa się z organicznego opóźniacza palenia, np. związku zawierającego halogen lub związku zawierającego fosfor oraz nieorganicznego opóźniacza palenia, np. polifosforanu amonu, wodorotlenku glinowego, wodorotlenku magnezowego lub czerwonego fosforu. Opóźniacz palenia ma punkt topnienia w granicach 50-300°C. Kompozycja zawiera również 5-40% wagowych pomocniczego opóźniacza palenia jak np. trójtlenek antymonu i antymonian sodu oraz inne dodatki np. dyspergatory, UV-absorbery, antystatyki, stabilizatory, barwniki, plastyfikatory i oleje mineralne lub roślinne. Mieszanina nie zawiera lepiszczaJapanese Patent No. 08092562 discloses a granular flame retardant composition for rubber and plastics. The flame retardants used in the preparation of the compositions are in the form of powders with an average grain diameter not exceeding 0.3 mm. The flame retardant mixture consists of an organic flame retardant, e.g. a halogen-containing compound or phosphorus-containing compound, and an inorganic flame retardant, e.g. ammonium polyphosphate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide or red phosphorus. The flame retardant has a melting point in the range 50-300 ° C. The composition also contains 5-40% by weight of auxiliary flame retardants such as, e.g., antimony trioxide and sodium antimonate, and other additives, e.g., dispersants, UV absorbers, antistatic agents, stabilizers, dyes, plasticizers, and mineral or vegetable oils. The mixture does not contain a binder

185 039 polimerycznego a związanie masy kompozycji następuje w wyniku stapiania składników. Zarówno w przytoczonych patentach jak również w znanej literaturze patentowej nie występuje kopolimer etylen - octan winylu w charakterze lepiszcza koncentratu antypirenów.The polymeric mass is bound by the melting of the components. Both in the cited patents and in the known patent literature, there is no ethylene-vinyl acetate copolymer as a binder of flame retardant concentrate.

Celem wynalazku jest modyfikowane tworzywo termoplastyczne otrzymane przez wprowadzenie do tworzywa tzw. zewnętrznych opóźniaczy palenia, czyli antypirenów addytywnych, które nie są związane z polimerem wiązaniami chemicznymi.The aim of the invention is a modified thermoplastic material obtained by introducing the so-called external flame retardants, i.e. additive flame retardants that are not bonded to the polymer by chemical bonds.

Wprowadzenie opóźniaczy palenia do tworzywa termoplastycznego można zrealizować dwoma sposobami:The incorporation of flame retardants into a thermoplastic can be accomplished in two ways:

- przez wprowadzenie odpowiedniej ilości kompozycji opóźniaczy palenia do masy tworzywa w jednym z etapów procesu wytwarzania, przez co osiąga się określoną klasę palności tworzywa, bez możliwości dalszego wpływu na tę właściwość produktu,- by introducing an appropriate amount of the flame retardant composition into the mass of the material in one of the stages of the production process, thus achieving a specific flammability class of the material, without the possibility of further affecting this property of the product

- przez wprowadzenie do tworzywa, na etapie jego przetwarzania, opóźniaczy palenia w postaci przedmieszki - zgranulowanego koncentratu tych dodatków.- by introducing into the material, at the stage of its processing, flame retardants in the form of a premix - a granular concentrate of these additives.

Koncentrat zawiera rozproszone w wybranym tworzywie bazowym opóźniacze palenia w stężeniu wielokrotnie przekraczającym stężenia niezbędne do uzyskania wyraźnego zmniejszenia palności produktu.The concentrate contains flame retardants dispersed in the selected base material in a concentration many times exceeding the concentrations necessary to achieve a clear reduction in the flammability of the product.

Podstawową zaletą wprowadzania do tworzywa opóźniaczy palenia w formie koncentratu jest bardziej racjonalne, oszczędne wykorzystanie stosunkowo drogich opóźniaczy palenia oraz możliwość łatwego regulowania, na etapie przetwórstwa, poziomu palności otrzymywanego tworzywa w zależności od potrzeb, przez zmianę ilości wprowadzanego koncentratu.The main advantage of introducing flame retardants in the form of a concentrate is a more rational, economical use of relatively expensive flame retardants and the ability to easily adjust, at the processing stage, the level of flammability of the resulting material depending on the needs, by changing the amount of the introduced concentrate.

Istota wynalazku polega na wytworzeniu uniwersalnego koncentratu opóźniaczy palenia zawierającego opóźniacze palenia takie jak związki antymonu, związki bromoaromatyczne, związki fosforu, wodorotlenek magnezu, wodorotlenek glinu oraz barwniki, pigmenty, antystatyki, środki uplastyczniające, ewentualnie stabilizatory, znamiennego tym, że jako tworzywo termoplastyczne zawiera kopolimer etylen - octan winylu (EVA) lub jego mieszaninę z innym polimerem, w ilości od 19 do 39% masowych, zaś zawartość opóźniaczy palenia stanowi od 60 do 80% masowych a zawartość środków modyfikujących od 1 do 10% masowych.The essence of the invention is the production of a universal flame retardant concentrate containing flame retardants such as antimony compounds, bromoaromatic compounds, phosphorus compounds, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and dyes, pigments, antistatic agents, plasticizing agents, and possibly stabilizers, characterized in that the thermoplastic material contains a copolymer ethylene-vinyl acetate (EVA) or its mixture with another polymer in an amount from 19 to 39% by weight, and the content of flame retardants is from 60 to 80% by weight and the content of modifying agents is from 1 to 10% by weight.

Zastosowane jako lepiszcze tworzywo polimeryczne daje się wytłaczać i granulować przy napełnieniu wysokotopliwymi opóźniaczami palenia do stężeń powyżej 60%, a dzięki wysokiej płynności i kompatybilności do innych tworzyw zastosowane lepiszcze spełnia rolę czynnika ułatwiającego homogenizację trudnotopliwych opóźniaczy palenia z tworzywem poddawanym modyfikacji.The polymeric material used as binder can be extruded and granulated when filled with high-melting flame retardants to concentrations above 60%, and thanks to its high fluidity and compatibility with other materials, the binder used plays the role of a factor facilitating the homogenization of refractory flame retardants with the material undergoing modification.

Koncentrat opóźniaczy palenia zawiera synergiczny układ opóźniaczy palenia w postaci wysoko zbromowanego eteru difenylowego z trójtlenkiem antymonu w proporcji wagowej od 2:1 do 3:1 lub mieszaninę tej kompozycji opóźniaczy palenia z nieorganicznymi opóźniaczami palenia, lub jeden, dwa, lub więcej nieorganicznych opóźniaczy palenia a tworzywo termoplastyczne umożliwiające homogenizację, wytłaczanie i granulację koncentratu opóźniaczy palenia zawiera kopolimer etylen - octan winylu, który jest kompatybilny z większością powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych, przez co koncentrat może być stosowany do różnych tworzyw termoplastycznych.The flame retardant concentrate comprises a synergistic flame retardant system in the form of highly brominated diphenyl ether with antimony trioxide in a weight ratio of 2: 1 to 3: 1 or a mixture of this flame retardant composition with inorganic flame retardants or one, two or more inorganic flame retardants and the thermoplastic material enabling homogenization, extrusion and granulation of the flame retardant concentrate contains ethylene-vinyl acetate copolymer, which is compatible with most commonly used plastics, so that the concentrate can be used for various thermoplastics.

Korzystne skutki wynalazku uzyskuje się wtedy, gdy uplastycznienie i wytłoczenie mieszaniny zawierającej kopolimer etylen - octan winylu, opóźniacze palenia i inne dodatki modyfikujące prowadzi się w temperaturach zbliżonych do górnej granicy temperatur przetwórstwa kopolimeru EVA, gdyż wprowadzone dodatki łatwo ulegają wtedy rozproszeniu w tworzywie a wytłaczany produkt jest homogeniczny. Uzyskany koncentrat ma postać granulatu tworzywa o wysokim stopniu napełnienia. Taka forma użytkowa opóźniaczy palenia pozwala na łatwe i oszczędne dozowanie tych dodatków do tworzyw w czasie procesu przetwarzania tworzyw poddawanych modyfikacji.The advantageous effects of the invention are obtained when the plasticization and extrusion of the mixture containing the ethylene-vinyl acetate copolymer, flame retardants and other modifying additives are carried out at temperatures close to the upper processing temperature limit of the EVA copolymer, because the incorporated additives are then easily dispersed in the plastic and the extruded product it is homogeneous. The obtained concentrate is in the form of plastic granules with a high degree of filling. Such a usable form of flame retardants allows for easy and economical dosing of these additives to plastics during the processing process of the modified plastics.

Stosowanie opóźniaczy palenia w formie koncentratu w kopolimerze EVA zmniejsza zagrożenia związane z pyleniem się antypirenów a obecność tak dobranego lepiszcza powoduje dobre wymieszanie wszystkich dodatków z tworzywem poddawanym modyfikacji.The use of flame retardants in the form of a concentrate in EVA copolymer reduces the risks associated with the dusting of flame retardants, and the presence of such a selected binder causes good mixing of all additives with the modified material.

Koncentrat według wynalazku stanowi nową formę użytkową synergicznych kompozycji opóźniaczy palenia stosowanych do tworzyw termoplastycznych.The concentrate according to the invention is a new formulation of synergistic flame retardant compositions used in thermoplastics.

185 039185 039

Modyfikowane z jego udziałem tworzywo sztuczne charakteryzuje się dobrym rozproszeniem wprowadzanych dodatków oraz możliwością łatwego uzyskania palności na żądanym poziomie, w zależności od potrzeb, przez zmianę ilości wprowadzanego koncentratu.The plastic modified with it is characterized by a good dispersion of the introduced additives and the possibility of easily obtaining the flammability at the desired level, depending on the needs, by changing the amount of the introduced concentrate.

Koncentrat według wynalazku ilustrują przykłady:The concentrate according to the invention is illustrated by the following examples:

Przykład IExample I

Do mieszalnika typu Wemera-Pfleiderera dozuje się składniki koncentratu w następujących ilościach: eter dekabromodifenyłowy - 35 części masowych, trójtlenek antymonuThe concentrate components are dosed into the Wemer-Pfleiderer mixer in the following amounts: decabromodiphenyl ether - 35 parts by mass, antimony trioxide

- 13 części masowych, wodorotlenek magnezowy - 20 części masowych, tlenek tytanu- 13 parts by mass, magnesium hydroxide - 20 parts by mass, titanium oxide

- 2 części masowe, kopolimer EVA - 30 części masowych. Składniki te poddaje się dokładnemu mieszaniu a następnie stapia w cylindrze wytłaczarki, wytłacza i granuluje znanym sposobem.- 2 parts by mass, EVA copolymer - 30 parts by mass. These ingredients are thoroughly mixed and then melted in an extruder cylinder, extruded and granulated in a known manner.

Przykład IIExample II

Do mieszalnika zetowego dozuje się składniki koncentratu w następujących ilościach: eter dekabromodifenyłowy - 48 części masowych, trójtlenek antymonu - 19 części masowych, antystatyk do tworzyw - 3 części masowe, homopolimer propylenowy włóknotwórczyThe components of the concentrate are dosed into the ZET mixer in the following amounts: decabromodiphenyl ether - 48 parts by mass, antimony trioxide - 19 parts by mass, antistatic agent for plastics - 3 parts by mass, fiber-forming propylene homopolymer

- 14 części masowych, kopolimer EVA - 16 części masowych. Składniki te poddaje się dokładnemu mieszaniu a następnie podaje do zasobnika wytłaczarki i w temperaturze w granicach 160-220°C poddaje stopieniu i homogenizacji w cylindrze wytłaczarki a po wytłoczeniu tak otrzymaną przedmieszkę granuluje się znanym sposobem.- 14 parts by mass, EVA copolymer - 16 parts by mass. These components are thoroughly mixed and then fed to the extruder hopper and melted at a temperature in the range of 160-220 ° C and homogenized in the extruder cylinder, and after extrusion, the premix obtained in this way is granulated in a known manner.

Przykład IIIExample III

Do mieszalnika wolnoobrotowego dozuje się składniki koncentratu w następujących ilościach: eter dekabromodifenyłowy - 40 części masowych, eter oktabromodifenylowyThe components of the concentrate are dosed into the low-speed mixer in the following amounts: decabromodiphenyl ether - 40 parts by mass, octabromodiphenyl ether

- 14 części masowych, trójtlenek antymonu - 20 części masowych, kopolimer EVA - 25 części masowych, olej parafinowy - 1 część masowa. Wsad mieszalnika po dokładnym wymieszaniu poddaje się wytłoczeniu i granulacji znanym sposobem.- 14 parts by mass, antimony trioxide - 20 parts by mass, EVA copolymer - 25 parts by mass, paraffin oil - 1 part by mass. The mixer feed, after thorough mixing, is extruded and granulated in a known manner.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Universal flame retardant concentrate, in a thermoplastic containing flame retardants such as antimony compounds, bromoaromatic compounds, phosphorus compounds, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and containing dyes, pigments, antistatic agents, plasticizing agents and possibly stabilizers, characterized by the fact that the thermoplastic material contains ethylene copolymer - vinyl acetate or its mixture with another polymer in an amount of 19 to 39% by weight, and the content of flame retardants is from 60 to 80% by weight and the content of modifying agents is from 1 to 10% by weight.