DE1244395B - Formmassen zur Herstellung selbstverloeschender Formkoerper - Google Patents
Formmassen zur Herstellung selbstverloeschender FormkoerperInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^TIW PATENTAMT
PATENTSCHRIFT
Int. CL:
Deutsche Kl.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldctag:
f-33/02
C 08 f-45/00
39b4-33/02
39 b4-45/00
P 12 44 395.7-43 (B 83428) 25.August 1965 13.JuIi 1967
26. März 1970
Auslegetag:
Ausgabetag:
Patentschrift weicht von der Auslcgeschrift ab
Es ist bekannt, halogenhaltige Stoffe als Flammschutzmittel
für selbst verlöschende thermoplastische Polymerisate zu verwenden. Um eine ausreichende
Flanimschulzwirkung zu erzielen, ist es erforderlich, den Polymerisaten verhältnismäßig große Mengen
an halogenhaltigen Stollen zuzusetzen. Hierdurch werden jedoch viele Eigenschaften nachteilig beeinflußt.
Es ist außerdem bekannt, die Flammschutzwirkung halogenhaltiger Verbindungen durch Zusätze zu
verstärken, so daß man eine ausreichende Flammschutzwirkiing
mit wesentlich geringeren Mengen dieser Stoffe erzielen kann. So ist es beispielsweise
möglich, durch Zusatz organischer Peroxyde die flammhemmende Wirkung organischer Bromver- ,5
!-»indungen zu verbessern. Organische Peroxyde haben jedoch den Nachteil, daß sie toxisch sind und
sich mitunter leicht explosionsartig zersetzen. Bei empfindlichen Personen, die solche Peroxyde handhaben,
können Dermatoscn auftreten. Außerdem müssen bei der Handhabung' von Peroxyden aufwendige
und umständliche Sicherheitsvorkehrungen getroffen weiden. Weiterhin ist bekannt, daß Peroxyde
auch bei Zimmertemperatur langsam zerfallen, so daß lange lagernde. Peroxyde enthaltende Kunststoffe
nicht mehr selbstverlöschend sind. Außerdem tritt bei PetV>xyde enthaltenden Kunststoffen durch
Abbau der Polymerisatketten eine allmähliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
ein. " .
Weiterhin ist bekannt, selbstverlöschende Formmassen
aus Polyolefinen oder Polystyrol durch Zusätze \on halogenhaltigen ,Verbindungen und
Sauerstoff- oder Schwefelverbindungen des Arsens. Antimons oder Wismuts und gegebenenfalls Chlor-Paraffinen
flammwidrig auszurüsten. I'm hinsichtlich der Flammwidrigkeit brauchbare Werte zu erhalten. '
müssen jedoch hierbei sehr hohe Mengen an Flamm-· schutzmitteln'verwendet werden.
Schließlich ist bekannt, als Flammschutzmittel für schaumförmige thermoplastische Polymere von
\inylaromatischen Verbindungen neben organischen Bromverbindungen noch gegebenenfalls "halogensubstituierte
Indigoverbindungen zu verwenden. Es hat sich jedoch auch hier gezeigt, daß man größere
Mengen an Flammschutzmitteln verwenden muß.
Gegenstand der Erfindung sind thermoplastische Formmassen aus Styrolpolymerisaten. die eine organische
Brornverhjndung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem 0.01 bis 5 Gewichtsprozent.
bezogen auf die Formmasse. 2.3-Dimcthyl-2.3-diphenylbutan.
worin die Phenylrestc durch •Brom-Formmassen zur Herstellung selbstverlöschender
Formkörper
Patentiert für:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein '
Als Erfinder benannt:
Dr. Heinz Burger, Ludwigshafen/Rhein; Dr. Heinrich Mohr,
Dr. Edmund Priebe, Frankenthal;
Lothar Reuter,
Dr. Heinz Weber, Ludwigshafen/Rhein
atome oder Methylgruppen substituiert sind, weiterhin 2.3-Diäthyl-2.3-diphenylb"utan, 2,2,3,3-Tetraphenylbutan.
U-Dibrom-l^-dimethyl-l^-diphenyläthan,
U-Dibrom-l.l-diphcnyläthan. l,2-Dinitro-l,2-diphenyläthan
oder 2,3-Dicyan-2,3-diphenylbutan enthalten.
Die anspruchsgemäß zusätzlich verwendeten Verbindungen erhöhen die Wirkung der bromhaltigen
Flammschutzmittel. Sie sollen daher im folgenden der Einfachheit halber als synergistisch wirkende
Verbindungen oder einfacher als Synergisten bezeichnet werden.
Styrolpolymcrisate sind Polystyrol und Mischpolymerisate
des Styrols, die mindestens 50 Gewichtsprozent Styrol einpolymerisiert enthalten. Als
Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B. in Präge u-Methylstyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril,
Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Fumarsäureester aus
Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Vinylpyridin, N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylcarbazol, Butadien oder auch geringe Mengen, z. B. 0,001 bis 1,0,
vorzugsweise 0,01 bis 0.1 Gewichtsprozent an Divinylbenzol.
Die Formmassen zur Herstellung selbstverlöschender Formkörper können außerdem sogenannte
schlagzähe Styrolpolymerisate enthalten. Zu diesen schlagzähcn Styrolpolymerisaten rechnet man z. B.
Mischungen, die durch Polymerisieren von Styrol eventuell zusammen mit anderen Monomeren in
Gegenwart von feinverteilten kautschukartigen Polymerisaten erhalten werden. Man kann solche Polymerisate
auch durch Mischen von Styrolacry 1 ηitri 1-copolymerisatcn
mit Butadien- oder Acrylsäurecster-1polymerisaten
herstellen.
009 613
Die organischen Bromverbindungen sollen mindestens 4 C-Atome und mehr als 400Ai Brom enthalten.
Von den üblichen organischen Bromverbindungen eignen sich z. B. Tetrabrombutan, Dibromäthylbenzol,
Hexabrombenzol, Ester oder Acetale des Dibrompropanols, wie Tris-(dibrompropyl)-phosphat,
außerdem Pentabromdiphenyläther. Besonders geeignet sind solche organischen Bromverbindungen,
die schwerflüchtig sind, die nicht oder nur in geringem Maß als Weichmacher wirken und
keinen störenden Geruch haben. Hier sind besonders die Bromierungsprodukte von Butadien- oder Isoprenoligomeren
oder -polymeren, ζ. Β. 1,2,5,6,9, 10- Hexabromcyclododecan, Octabromhexadecan
oder bromierter Natur- oder Synthesekautschuk zu nennen. Die Bromverbindungen werden in solchen
Mengen verwendet, daß die Formmassen einen Bromgehalt von mindestens 0,1 Gewichtsprozent
haben. In den meisten Fällen ist es nicht erforderlich, daß die Massen mehr als 5 Gewichtsprozent Brom
enthalten. Vorzugsweise enthalten die Massen 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Brom.
Die Formmasse muß 0,01 und 5 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 0,02 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, an einem oder mehreren synergistisch
wirkenden Verbindungen enthalten.
In den Formmassen können noch weitere übliche Komponenten enthalten sein, z. B. Füllstoffe, Farbpigmente,
Gleitmittel, Weichmacher, Antistatika, Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren oder solche
Verbindungen, die die Schaumbildung fördern.
Die Formmassen können in feinteiliger Form, z. B. in Perlform, in Form zylindrischer Granulate
oder in Form von Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten werden.
Die Teilchen haben vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, vorzugsweise von rund 0,4 bis
3 mm.
Die Formmassen können beispielsweise durch Spritzgießen oder Strangpressen zu selbstverlöschenden
Formkörpern oder Profilen verarbeitet werden. Auf Grund ihres relativ geringen Gehaltes an
organischen Halogenverbindungen haben die erfindungsgemäßen Formmassen Erweichungspunkte,
die sich von denen der in ihnen enthaltenen Polymerisate geringfügig unterscheiden. :
Besondere Bedeutung haben Formmassen, die sich zur Herstellung selbstverlöschender schaumförmiger
Gebilde eignen. Sie enthalten neben Styrolpolymerisaten, organischen Bromverbindungen und
den synergistisch wirkenden Verbindungen ein Treibmittel. ·
Als Treibmittel enthalten die Formmassen zweckmäßig übliche flüssige oder gasförmige organische
Verbindungen, die das Polymerisat nicht lösen und deren Siedepunkt unterhalb des Erweichungspunktes
des Polymerisates liegt, z. B. aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan,
Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Dichlordifiuormethan
oder 1,2,2-Trifluor-1,1,2-trichlor^
äthan. Auch Mischungen der Treibmittel können in den Massen enthalten sein. Es ist vorteilhaft,
3 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf das Styrolpolymerisat, an Treibmittel zu verwenden.
Aus derartigen verschäum baren Formmassen werden z. B. selbstverlöschende Schaumstoffkörper erhalten,
wenn man feine Teilchen dieser Massen in gasdurchlässigen Formen auf Temperaturen oberhalb
des Erweichungspunktes der in den Massen enthaltenen Polymerisate erhitzt, so daß die Teilchen
expandieren und zu Formkörpern verschweißen. Sojehe verschäumbaren Formmassen können auch
auch mit Hilfe von Extrudern zu Schaumfolien verarbeitet werden.
Zur Herstellung von selbstverlöschenden schaumförmigen
Bahnen oder Folien können die einzelnen
ίο Komponenten der Formmassen zusammen mit
einem Treibmittel gemischt werden. Das Mischen wird vorteilhaft in einer kontinuierlich arbeitenden
Mischvorrichtung, ζ. B. in einem Extruder, vorgenommen. Man arbeitet bei Temperaturen, die
oberhalb des Erweichungspunktes der Kunststoffe liegen. Die Mischungen sollen unter einem Druck
gehalten werden, der mindestens gleich dem Druck des Treibmittels ist. Hierdurch wird vermieden,
daß die Mischungen bereits während des Misch-Vorganges
bzw. während des Erhitzens auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes aufschäumen.
Unter dem Druck des Treibmittels ist der Druck zu verstehen, der sich bei der entsprechenden
Temperatur einstellt. Werden organische Flüssigkeiten als Treibmittel verwendet bzw. gasförmige
Verbindungen unterhalb der kritischen Temperatur, dann entspricht der Treibmitteldruck dem Dampfdruck
des Treibmittels, der sich über der Mischung aus dem thermoplastischen Kunststoff und dem
Treibmittel ausbildet.
Die Mischungen werden in eine Zone von geringerem Druck ausgepreßt. Der Druck soll also in
dieser Zone unter dem Treibmitteldruck bei der herrschenden Temperatur liegen, so daß die Mischlingen
aufschäumen. In den meisten Fällen ist es am zweckmäßigsten, die Mischungen in eine unter
Normaldruck stehende Zone auszupressen. Mitunter kann es vorteilhaft sein, den Druck in der Zone
unter Normaldruck zu halten.
Zur Herstellung der Formmassen können die Synergisten mit den organischen Bromverbindungen
oder auch einzeln nacheinander mit dem Styrolpolymerisat und gegebenenfalls noch mit weiteren Komponenten
gemischt werden. Man kann sie beispielsweise auf der Walze, im Extruder oder in einem
Kneter in den Kunststoff einbringen. Sie können wie üblich in vielen Fällen bereits vor der Polymerisation
den Monomeren zugesetzt werden. Auch ist es möglich, z. B. bei der Herstellung von Gießfolien,
die Synergisten zusammen mit der Bromverbindung einer Lösung des Kunststoffes zuzusetzen und das
- Lösungsmittel abzudampfen.
Zur Herstellung der Formmassen können die Monomeren in Gegenwart der erfindungsgemäß verwendeten
Synergisten sowie der organischen Bromverbindungen polymerisiert werden. Auf diese Weise erhält man eine
besonders homogene Verteilung von Flammschutzmitteln und der synergistisch wirkenden Verbindungen
in der Masse. Es ist weiterhin von Vorteil, daß die Handhabung des Synergisten im Vergleich zu anderen
die Wirkung der organischen Bromverbindung steigernden Substanzen ungefährlich ist. Es zeigte
sich außerdem, daß die Eigenschaft des Selbstverlöschens der Massen selbst bei längerem Lagern
bei höheren Temperaturen nicht verlorengeht. Ein besonderer Vorteil ist es jedoch, daß die synergistisch
wirkenden Verbindungen nicht flüchtig sind. Somit sind die Massen physiologisch unbedenklich.
Die aus den Formmassen hergestellten selbstverlöschenden
Formkörper werden auf folgende Weise geprüft: Zur Prüfung ungeschäumter Massen werden
Formkörper mit der Abmessung 0,1 · H) · 30 cm, zur Prüfung geschäumter Massen solche mit der
Abmessung 0,5 · 15 ■ 40 cm 5 Sekunden lang in
eine Gasflamme von 40 mm Flammenhöhe gehalten und die Flamme anschließend mit ruhiger Bewegung
entfernt. Die Verlöschzeit des Formkörpers nach Entfernen aus der Flamme ist ein Maß tür dessen
Flammwidrigkeit. Ungenügend oder nicht schwerentflammbar
ausgerüstete Formmassen brennen nach Entfernen aus der Flamme vollständig ab.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente.
Zur Herstellung der in dem Beispiel angegebenen Massen wurden folgende Synergisten verwendet:
Svnemist
S.MKTüisl :
I orniel
CH2 CH2
CH:, CH;!
Br Br
f
CH:, CH:I H H
j
NO2
NO2
Es werden jeweils 30 Teile eines Styrolpolymerisates
und bestimmte Mengen einer organischen Bromverbindung sowie eines bestimmten Synergisten
in 100 Teilen Methylenchlorid gelöst. Der Lösung werden 3 Teile Pentan zugesetzt. Danach
gießt man die Lösung auf eine Glasplatte aus und läßt das Methylenchlorid bei Raumtemperatur verdunsten.
Dabei verbleibt das Pentan in homogener Verteilung in der Mischung. Die so erhaltene Folie
wird in Wasserdampf von 100 C aufgeschäumt und im Vakuum bei 35 C für die Dauer von 12 Stunden
getrocknet. Die erhaltenen Schaumstoffolien werden nach der oben angegebenen Methode auf ihre
Schwerentflammbarkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergesehen:
Styrolpolvmerisat
Hexabromcyelododecan (HBCD)
Tris-(2,3-dibrompropyl)-phosphat (TDP)
Tetrabromäthan (TBÄ)
HBCD '. :.
TBÄ j
HBCD
HBCD
HBCD , j
TDP j
Organische Bromverbindung
Gewichtsprozent
Gewichtsprozent
1,25
1,25
1,25
2
2
1,25
2
2
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
Synergist
_. L
a a |
0,1 0.5 |
b b |
0,1 0.5 |
C C |
0,1 0,5 |
d d |
0,1 0,5 |
e e |
0,1 0,5 |
f f |
0,1 0,5 |
Verlöschzeit
20 brennt
1,5 1.1
4,6
2,4
1.3 1,0
1.8 1,3
3,5 2,8
2,8
Claims (1)
- Patentanspruch:, Thermoplastische Formmassen aus Styrolpolymerisalen. die eine organische Bromvcrbindung enthalten, dadurch g e k e η η ζ c i c Ii net. daß sie außerdem 0.01 bis 5 Gewichtsprozent.-bezogen auf die Formmasse, eines 2.3-Dimethyl-2.3-diphenylbutans. worin die Phcnylrcste durch Broniatome oder Methylgruppen substituiert sind, oder 2.3-Diathyl-2.3-diphenylbutan oder 2.2.3.3-Tetraplienylbutan oder l.Z-Dibrom-l^-dimetliyl-l.I-diphcnyläthan oder 1.2-Dibrom-1.2-diphenyläthanoder 1.2-Dinitro-1.2-diphcnyläthan oder 2.3-Dicyan-2.3-diphenylbutan enthalten.In Betracht uezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 181 403. 1 182810.193 669;
Journal of Applied Polymer Science. Vol. 8 (1964).S. 2497 bis 2524:Journal of the Chemical Society (London. 1959).S. 2071 ff.
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