DE2546674C2

DE2546674C2 - Feuerhemmende thermoplastische Polyestermassen

Info

Publication number: DE2546674C2
Application number: DE2546674A
Authority: DE
Inventors: Takeo Kawamura; Yoshitugu Nakamura; Noritsugu Saiki; Michiyuki Iwakuni Yamaguchi Tokashiki
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1974-10-17
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1982-07-22
Also published as: JPS5146344A; DE2546674A1; NL7512217A; FR2288122B1; GB1511279A; US4102853A; JPS536016B2; FR2288122A1; CA1061026A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel gegen das Abtropfen (B) 0,5 bis 100 Gew.-Teile Calciumcarbonat enthalten sind.

Die Erfindung betrifft eine feuerhemmende, thermoplastische Polycitermasse. Die Masse besitzt deutlich verbesserte feuerhemmende Eigenschaften und ist frei vom Pnänomen des »Tropfens«, bei dem ein Formgegenstand aus der thermoplastischen Masse durch Feuer bzw. Flammen erweicht und brennend abtropft

Thermoplastische aromatische Polyester werden als Formmaterial auf zahlreichen Anwendungsgebieten verwendet, wobei man ihre wertvollen Eigenschaften, wie eine überlegene chemische Beständigkeit oder Abriebfestigkeit zunutze macht, jedoch den Nachteil in Kauf nehmen muß, daß ihre Verwendbarkeit infolge einer relativ leichten Brennbarkeit und infolge der Eigenschaften, während der Zeitdauer des Brennens zu tropfen, stark eingeschränkt ist. Bei sehr dünnen Formgegenständen tritt der Nachteil des. Phänomens der Tropfenbildung stärker zutage. Da das Phänomen des Abtropfens zum Brennen eines brennbaren Körpers führen kann, wenn die Tröpfchen aus der Harzschmelze auf diesen fallen, sollte jeder Versuch, zufriedenstellende feuerhemmende Eigenschaften zu verleihen, Maßnahmen gegen das Phänomen der Tropfenbildung umfassen.

Es wurden bisher verschiedene Anregungen gegeben, um thermoplastischen Polyestern feuerhemmende Eigenschaften zu verleihen. Keine jedoch konnte dazu führen, daß die Harze feuerhemmend und gleichzeitig frei von dem Phänomen der Tropfenbildung wurden, ohne daß ihre erwünschten Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt wurden. Beispielsweise wird, wenn ein feuerhemmendes Mittel in Polyester eingebracht wird, um ihnen eine feuerhemmende Wirkung zu verleihen und sie von der Tropfenbildung zu befreien, kein zufriedenstellendes Ergebnis erhalten, wie in den Vergleichsbetspielen nachfolgend gezeigt wird. Die Verwendung von einer zu großen Menge an feuerhemmendem Mittel würde naturgemäß zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der erwünschten Eigenschaften der Kunststoffe führen. Die Menge an feuerhemmendem Mittel, die in das Polymere eingebracht werden kann, ist daher beschränkt Es wurden auch Versuche unternommen, das unerwünschte Phänomen der Tropfenbildung, das bei thermoplastischen aromatischen Polyestern stärker auftritt als bei anderen thermoplastischen Harzen, zu vermeiden. Sie umfassen beispielsweise das Zumischen eine? Poiytetrafluoräthylens (siehe JP-OS 42 942/72),

ίο das Zumischen von abgerauchtem kolloidalem Siliciumdioxid (siehe JP-OS 32 949/73) und das Zumischen von Asbest (siehe JP-OS 11281/72). Da jedoch diese Additiva eine geringe Affinität zu Polyestern besitzen, würde die Zugabe derselben in für die Verhinderung der

li Tropfenbildung ausreichenden Mengen unvermeidlich zu der Zerstörung der Eigenschaften der Polyester, wie ihrer Zugfestigkeit oder Biegefestigkeit, führen.

Umfangreiche Untersuchungen führten zu dem Auffinden der Tatsache, daß bestimmte thermoplasti-

2ii sehe aromatische Polyester feuerhemmend und frei von einer Tropcnbüdung ohne Beeinträchtigung ihrer wertvollen Eigenschaften gemacht werden können, indem man sie sowohl mit einem feuerhemmenden Mittel als auch mit einem speziellen Er&alkalicarbonat, nämlich Calciumcarbonat, mischt Es wurde auch gefunden, daß Glasfasern, von denen man allgemein glaubte, daß sie das Phänomen der Tropfenbildung verstärken (siehe beispielsweise US-Patentschrift 37 51 396), zu einer verstärkenden Wirkung ohne Verursachung des Phänomens der Tropfenbildung führen können, w enn man sie in derartige thermoplastische aromatische Polyester zusammen mit dem feuerhemmenden Mittel und dem Calciumcarbonat einbringt.

Es wurde bereits eine feuerhemmende thermoplastische Harzzusammensetzung beschrieben, die hergestellt wurde durch Mischen eines aromatischen Polyesters mit einem feuerhemmenden Mittel und einem Pfropfcopolymerisat von Polybutadien und einem

4n Vinylmonomeren, gegebenenfalls zusammen mit Glasfasern und Additiva. Es wurde nun gefunden, daß ohne die Verwendung des vorstehenden Pfropfcopolymerisates, das teuer ist und dazu neigt, die Wetterbeständigkeit des Kunststoffs nachteilig zu beeinflussen, eine einen thermoplastischen aromatischen Polyester enthaltende Masse mit überlegenen feuerhemmenden Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden kann, indem man spezielle aromatische Polyester mit einem feuerhemmenden Mittel und dem Caiciumcarbon?·. gegebenen- falls zusammen mit Glasfasern und Additiva mischt.

Einige nachstehend angegebene Ergebnisse von Vergleichsbeispielen zeigen, daß das Calciumcarbonat selbst die aromatischen Polyester nicht zu jedem möglichen Ausmaß feuerhemmend und frei von Tropfenbildung machen kann. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß durch das Einbringen des Calciumcarbonats in spezielle aromatische Polyester zusammen mit einem feuerhemmenden Mittel die Wirkung, den Kunststoff feuerhemmend und ,frei von

»o Tropfenbildung zu machen, gegenüber dem Fall einer alleinigen Einarbeitung eines feuerhemmenden Mittels vergrößert wird. Es wurde aurh g?funden, daß bei der Verwendung des wenig kostspieligen und leicht zuganglichen Ctlciumcarbonats zusammen mit dem feuerhemmenden Mittel die inhärenten mechanischen Eigenschaften und thermischen Eigenschaften des aromatischen Polyesters beibehalten werden können und die elektrischen Eigenschaften, insbesondere dessen

Lichtbogenfestigkeit, verbessert werden und daß keine Anhaltspunkte dafür vorliegen, daß dessen Wetterbeständigkeit vermindert wird.

Demgemäß ist der Gegenstand der Erfindung eine einen aromatischen Polyester enthaltende Masse mit verbesserten feuerhemmenden Eigenschaften, die frei von einer Tropfenbildung ist

Erfindungsgemäß wird durch Einbringen eines feuerhemmenden Mittels und von Calciumcarbonat speziellen aromatischen Polyestern eine merklich verbesserte feuerhemmende Wirkung, die den Normen der Underwriters Laboratories Subject 94 (UL 94) entspricht, verliehen, oder deren erwünschte inhärente Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Die feuerhemmenden thermoplastischen Polyestermassen gemäß der Erfindung bestehen aus:

(A) 100 Gew.-Teilen eines aromatischen Polyesters, ausgewählt unter Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Poiyhexyienterephthaiat, Poiyäthyien-2,6-naphthaiat Polybutylen-2,6-naphthalat und deren Mischungen,

(B) 0,5 bis 100 Gew.-Teilen, vorzugsweise mehr als 10 bis 100 Gew.-Teilen und insbesondere ca. 20 bis 100 Gew.-Teilen Calciumcarbonat,

(C) 0,5 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugrweise ca. 3 bis ca. 25 Gew.-Teilen eines feuerhemmenden Mittels,

(D) 0 bis 120 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0 bis 100 Gew.-Teüen Glasfasern und

(E) je 0 bis 10 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0 bis ca. 5 Gew.-Teilen von zumindest einem der üblichen Additive: Modifizienmgsmi«";ln, Stabilisatoren, farbgebenden Komponenten, Entformungsmitteln, Keimbildungsmitteln, Gleitmitteln, anderen anorganischen Füllstoffen als die Glasfasern und Treibbzw. Blähmitteln.

Zwar waren bereits aus der DE-AS 20 42 450 und den DE-OS 21 58 432, 22 26 931 und 22 42 509 Massen der vorliegenden Art bekannt, die gegen die Bildung brennender Tropfen verschiedene Zusätze enthalten. Keine dieser Massen enthält jedoch Calciumcarbonat.

Im einzelnen war zwar bsi den Massen der DE-AS

20 42 450 bei einer relativ dünnen Probe die Brenngeschwindigkeit vermindert, jedoch das Problem der Tropfenbildung nicht beseitigt Die Massen der DE-OS

21 58 432 wiesen zwar eine verminderte Brennbarkeit auf und zeigten keine Tropfenbildung, doch wurde durch die Einarbeitung von Asbest die Zugfestigkeit beeinträchtigt. Demgegenüber werden bei den erfindungsgemäßen Massen durch die Verwendung von Calciumcarbonat als Mittel gegen das Abtropfen nicht nur die Zügfestigkeit die Biegefestigkeit der Biegemodul und die Kerbschlagzähigkeit verbessert, sondern insbesondere auch die Lichtbogenfestigkeit Bei einem Vergleich der Massen der DE-OS 22 26 931 mit den erfindungsgemäßen Massen ergab sich, daß die Massen dieses Stands der Technik bei Verwendung einer Probe mit einer Dicke von 0,8 mm nicht selbsterlöschend waren und das Phänomen der Tropfenbildung aufwiesen. Ähnliches gilt auch für die Massen der DE-OS

22 42 509, deren Brennverhalten bei Verwendung einer Probe mit einer Dicke von 0,8 mm schlecht war, wobei zudem das Phänomen der Tropfenbildung beobachtet wurde.

Weiterhin waren aus den DE-OS 20 64 599 und 2117 934 thermoplastische Polyestermassen auf der Grundlage von Polycarbonaten bekannt, die Erdalkali carbonate als Mittel gegen das brennende Abtropfen enthalten. Da jedoch Polyester auf der Grundlage von Polycarbonaten als solche bereits selbsterlöschend sind und sich hinsichtlich ihrer Brennbarkeitseigenschaften und technischen Probleme grundlegend von Polyestern auf der Grundlage von aromatischen Dicarbonsäuren unterscheiden, konnte diesen Druckschriften nicht entnommen werden, wie das Problem eines brernenden Abtropfens bei den vorliegenden Massen erfolgreich

ίο behoben werden kann.

Der erfindungsgemäß eingesetzte aromatische Polyester (A) ist ein einen aromatischen Ring in seiner Ketteneinheit enthaltender Polyester, erhalten durch eine Kondensationsreaktion der zugrundeliegenden aromatischen Dicarbonsäure oder von deren esterbildendem Derivat und des zugrunde liegenden Diols oder von dessen esterbildendem Derivat als Hauptreaktionskomponenten. Hierbei ist die aromatische Dicarbonsäurekomponente die Terephthalsäure oder die Naphtha- lin-2,6-dicarbonsäure oder ein esterbildendes funktione'iies Derivat dieser Säuren. Es können nicht mehr als 20 MoI-⁰A der Säurekomponente durch eine andere Dicarbonsäure, wie Adipinsäure oder Sebacinsäure oder esterbildende Derivate derselben ersetzt sein. Bei der Diolkomponente handelt es sich um Äthylenglykol, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykoi, Hexamethylenglykol und esterbildende Derivate dieser Diole..

Der aromatische Polyester (A) kann eine Mischung von zwei oder mehr aromatischen Polyestern sein.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Verbesserung von Polyäthylenterephthalat, Polypropylenterephthalat Polybutylenterephthalat und Mischungen derselben, die eine nicht zufriedenstellende feuerhemmende Wirkung aufweisen.

Der Ausdruck »feuerhemmendes Mittel«, wie er vorliegend verwendet wird, bezeichnet nicht nur ein feuerhemmendes Mittel selbst sondern auch eine Kor bination des feuerhemmenden Mittels und eines Hilfsmittels hierfür. Demgemäß ist in dsm letzteren Fall die Menge an feuerhemmendem Mitte! (C) die Gesamtmenge des feuerhemmenden Mittels und des Hilfsmittels für das feuerhemmende Mittel. Vorzugsweise ist das in den erfindungsgemäßen Massen verwendete feuerhemmende Mittel (C) eine organische Halogen- verbindung oder eine Organophosphorverbindung oder beide. Beispiele für bevorzugte Feuerhemmungshilfsmittel, die zusammen mit dem feuerhemmenden Mittel, insbesondere organischen Halogenverbindungen, verwendet werden, sind Verbindungen von Metallen der Gruppe Vb des Periodensystems, wie deren Oxide (z. B. Sb₂O₃).

Die organische Halogenverbindung kann beispielsweise eine aromatische, alicyclische oder aliphatische Verbindung sein, die eines der Halogene Brom, Chlor oder Fluor enthälL

Spezielle Beispiele für halogenenthaltende aromatische Verbindungen sind halogensubstituierte Benzolverbindungen wie 13-Dichlorbenzol,

1,4-Pibrornbenzol,

l,3-Dichlor-4-hydroxybenzol 13-Dichlor-4-hydroxybenzol, H exachlorbenzol, HexabrombenzoL,

Tetrachlorphthalsäureanhydrid,

Tetrabromphthalsäureanhydrid oder Tetrabrom terephthalsäure; Diphenylätherverbindungen wie

^'-Dichlordiphenyl-,
2,4'-DibromdiphenyI-,
2,4'-Dichlordiphenyl-,
4_r4'-Dibromdiphenyl-,
^'^/t'-Tetrabromdiphenyl-,
Decabromdiphenyläther oder
Hexabromdiphenyläther;
und halogenierte Aralkylverbindungen wie 2₁2-Bis-(3ί-dichloφheπyl)-propan, Bis-(2-chloφhenyl)-Inethan,
Bis-{2,6-dibromphenyl)-methan, 1,1 -Bis-(4-jodphenyl}-äthan,
1,2-Bis-(2,6-dichlorphenyl)-äthan, 1,1 -Bis-(2-chlor-4-jodphenyl)-äthan, 1,1 -Bis-(2-chlor-4-methy!phenyl)-äthan, 1,1 -Bis-(3,5-dichI^henyl)-äthan, 1,1 -Bis-(3-phenyl-bromphenyI)-äthan, 2,2-Bis-(4,6-dichlornaphthyl)-propan,

worin Z eine vierwertige organische Gruppe darstelli und halogensubstituierie Produkte von Hexachiorendomethylcnteirahydrophthalsäure (bzw. HET-Säureanhydrid). Spezielle Beispiele sind Verbindungen der Formein

2.2-Bis-(3,5-dibromphenyl)-hexan, B!S-(4-chlorpheny!)-phenylmethan, Bis-i.S.S-dichlorphenylJ-cyclohexylrüethan, Bis-(3-niiro-4-bromphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy-2,6-dichlor-3-niethoxyphenyl)-methan,

2,2-Bis-(3_r5-dichlor-4-hydroxyphenyi)-propan, 2.2-Bis-(3-brom-4-hydroxyphenyl)-propanund 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan. Beispiele für halogenenthaltende alicyclische Verbindungen sind halogensubstituierte Produkte von Cyclopentadiendimeren, halogensubstituierte Produkte von Verbindungen der folgenden Formel

worin X unabhängig Chlor oder Brom darstellt.

Beispiele für halogenenthaltende aliphatische Verbindungen sind Tetrakis-(brommethyl)-methan und 2,2-Bis-(brommethyl)-1,3-propandiol.

Die halogenenthaltende aromatische Verbindung isi ein bevorzugtes feuerhemmendes Mittel für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Besonders bevorzugt ist das feuerhemmende Mittel ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Decabrombiphenyl, Decabromphenyläther, Hexabrombenzol, eine Verbindung der folgenden Formel

ein kernbromiertes Produkt eines niedrigen Polymeren von2,2-Bis-[4-(2,3-epoxypropoxy)-phenyl]-propan.

Beispiele itir organische Phosphorverbindungen, die für die Verwendung als feuerhemmende Mittel in der Erfindung geeignet sind, umfassen Phosphate, Phosphite, Phosphonate, Phosphonite, Phosphinate, Phosphinite, Phosphine, Phosphinoxide, Phosphinsulfide, Phosphonitrile, Phosphoramide, Phosphonamide, Phosphinamide und Phosphoniumsälze.
Spezielle Beispiele ff.r Phosphate sind Phenyl-bis-dodecylphosphat,

Phenyl-bis-neopentylphosphat, Phenyläthylenhydrogenphosphat, Phenyl-bis-(3,5,5'-trimethyIhexylphosphat), Äthyldiphe.v'phosphat,

2-Äthylhexyl-di-(p-tolyl)-phosphat,

Diphenylhydrogenphosphat,

Bis-(2-äthylhexyl)-p-tolyl-phosphat,
Tritolylphosphat,

Bis-(2-äthylhexyl)-phenylphosphai,

Tri-(nonylphenyl)-phosphat,

Phenylmethylhydrogenphosphat,

Di-(dorl?cyl)-p-tolylphosphat,
Trikresylphosphat,

Triphenylphösphat,

Dibutylphenylphosphat,

p-Tolyl-bis-(2,5^'-trimethylhexyl)-phosphat,

2-Äthylhexyldiphenylphosphat und
Dipheny'hydrogenphosphat.

Halogensubstituierte Produkte der vorstehend genannten einen Aromaten enthaltende Phosphate können auch verwendet werden.

Beispiele für Phosphite sind Triphenylphosphit und Trikresylphosphit.

Beispiele für andere Organophosphorverbindungen umfassen

Diphenylphenylphosphonat,
Phenyldiphenylphosphinat,
Triphenylphosphin,
Triphenylphosphinoxid,
Triphenylphosphinsulfid,
Hexarnethylphosphorsäuretriamid,
Tri-(aziridinyl)-phosphinoxid,
Tetrakis-ihydroxymethylJ-phosphoniumchiorid,
Hexachlorphosphazen und
Hexaphenylphosphazen.

Halogensubstituierte Produkte der vorstehend genannten einen Aromalen enthaltenden Phosphorverbindungen können ebenfalls verwendet werden.

Elementarer Phosphor kann auch verwendet werden. Von den vorstehend erläuterten Phosphorverbindungen ist Triphenylphosphat am stärksten bevor/ugl.

Die Verbindungen von Metallen der Gruppe Vb des Periodensystems, die als Feuerhemmungshilfsmittel verwendbar sind, sind beispielsweise Verbindungen von Antimon und Wismut. Von diesen ist Antimontrioxid besonders bevorzugt.

Diese Verbindungen wie das feuerhemmende Mittel oder das Hilfsmittel können entweder alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Ein größerer feuerhemmender Effekt kann erhallen werden, indem man die organische Halogenverbindung zusammen mit der Verbindung des Metalls der Gruppe Vb verwendet.

Zusätzlich zu dem Calciumcarbonat und dem feuerhemmenden Mittel kann die den aromatischen Polyester enthaltende erfindungsgemäße Masse weiterhin Glasfasern und andere Additive enthalten. Vorzugsweise sind die Glasfasern mit einem Binder verklebt, der ein Haftmittel, beispielsweise eine Organosilanverbindung wie Vinyltrichlorsilan, Vinyl-tris-(/?-methoxyäthoxy)-silan, y-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, /J-(3,4-EpoxycyclohexylJ-äthyltrimethoxysilan oder >>-Aminopropyltriäthoxysilan oder eine organische Chromsäureverbindung, wie Methacrylatchromsäurechlorid und ein filmbildendes Mittel, wie ein Epoxyharz, ein Vinylharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz umfaßt.

Es wurde angenommen, daß das Zumischen von Glasfasern das Tropfenbildungsphänomen der thermoplastischen aromatischen Polyester wie in der US-Patentschrift 37 51396 beschrieben verstärkt. Jedoch wurde gefunden, daß ein derartiger Nachteil umgangen werden kann, wenn diese in den aromatischen Polyester zusammen mit ckm Calciumcarbonat (B) und dem feuerhemmenden Mittel (C) in den angegebenen Mengen eingebracht wird.

Die erfindungsgemäße Masse kann in verschiedenen Formen, wie in Form eines Pulvers, eines Granulats, in Form von Flocken bzw. Schuppen oder Kügelchen bzw. Pellets oder in anderen Formen eines Formmaterials oder in verschiedenen Formen von schmelzgeformten Gegenständen, wie extrusionsgeformten Gegenständen oder spritzgußgeformten Gegenständen vorliegen. Die Zusammensetzung kann weiterhin verschiedene Additiva, wie Modifizierungsmittel, Stabilisatoren, farbgebende Mittel (einschließlich fluoreszierende Aufheiler), Entformungsmittel, Keimbildungsrnittel, Gleitmittel, andere anorganische Füllstoffe als die Glasfasern und Treibmittel enthalten.

Die Zugabe von Modifizierungsmitteln ist zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Masse geeignet. Beispiele für Modifizierungsmittel sind Epoxyverbindungen, Isocyanatverbindungen, Polycarbonsäureanhydride und Metallsalze aliphatischer Carbonsäuren. Bevorzugte Modifizierungsmittel sind Epoxyverbindungen, wie Epoxyverbindungen vom Bisphenol-A-Typ, Phenolepoxyverbindungen, Epoxyverbindungen vom aromatischen Carbonsäuretyp, alicyclische Epoxyverbindungen oder aliphatische Epoxyverbindungen und die Isocyanatverbindungen, z. B. Diisocyanate, wie Diphenylmethandiisocyanat oder Toluoldiisocyanat und Triisocyanaie wie Triphenylmethantriisocyanat. Diese Verbindungen können entweder allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Bestimmte Polymere können ebenfalls als Modifizierungsmittel in geringen Mengen, die die feuerhemmenden Eigenschaften und andere erwünschte Eigenschaften der erfindungsgemäßen Masse nicht nachteilig beeinflussen, zugesetzt werden. Beispiele dafür sind thermoplastische Polymere, wie Vinyl-, Styrol-, Acrylsäurepolymerisate, Polyäthylen, Polypropylen, fluorhaltige Kunststoffe, Polyamide, Polyacetale, Polycarbonate, Polysulfone oder Polyphenylenoxide, duroplastische Harze, wie Phenolharze, Melaminharze,

>*, Polyesterharze, Siliconharze oder Epoxyharze und andere weiche thermoplastische Kunststoffe als das Pfropfcopolymerisat eines Butadienpolymeren mit Vinylmonomeren, wie Äthylenvinylacetatcopolymereisate, Poiyesterelastomere oder Äthylenpropylencopo-

jo lymerisate. Diese Polymeren können entweder allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Der Stabilisator kann beispielsweise ein Oxidationsstabilisator, Lichtstabilisator oder Wärmestabilisator sein. Spezielle Beispiele von Stabilisatoren sind Benzotriazolverbindungen wie 2-Hydroxy-5-methylbenzotriazol oder 2-HydΓoxy-3-chlor-5-tert.-butyIbenzotriazol, Benzophenonverbindungen wie 2,4-Dihydroxybenzophenon, Verbindungen vom Phenylsalicylattyp wie Phenylsalicylat, Cyanoacrylate, Phenolverbindungen wie Stearyl-S.S-di-tert.-butyl^-hydroxyphenylpropionat, Aminverbindungen wie N,N'-Di-0-naphthylphenylendiamin und Schwefelverbindungen wie Dilaurylthiopropionat.

Das farbgebende Mittel kann jeder gewünschter Farbstoff oder Pigment oder fluoreszierender Aufheller sein.

Beispiele für Entformungsmittel umfassen Silicone und höhere Fettsäureester oder -salze. Dzs Keimbildungsmittel kann beispielsweise ein anorganisches Keimbildungsmittel wie Talk, Graphit oder Metalloxide oder ein organisches Keimbildungsmittel wie Benzophenon oder ein Salz wie Natriumterephthalat sein.

Andere Füllstoffe als die Glasfasern umfassen beispielsweise Kohlenstoffasern, Asbest, Holzasbest oder Kohlepulver, Tone oder Siliciumdioxide. Das Eindringen von Füllstoffen ist bevorzuge, da es die mechanischen Eigenschaften, die Beständigkeit gegenüber thermischer Deformation und die feu..hemmende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verbessert

Bevorzugte Kombinationen des aromatischen Polyesters (A), des Calciumcarbonats (B) und des feuerhemmenden Mittels (C) sind die folgenden:

1) Der aromatische Polyester (A) ist ein aromatischer Polyester mit einer grundmolaren Viskosität (Grenzviskosität) von 0,6 bis 2,0, der ausgewählt ist

aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyhexylenterephthalat, Polyäthylen-2,6-naphthalat und Polybutylen-2,6-naphthalat, wobei zumindest 80% der Säurekomponente aus der Terephthalsäure oder 2,6-Naphthalindicarbonsäure und zumindest 80% der Glykolkomponente aus einetc. aliphatischen Glykol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen besteht.

2) Das feuerhemmende Mittel (C) ist entweder (i) eine aromatische Halogenverbindung und/oder eine alicyclische Halogenverbindung, die kein an ein tertiäres C-Atom gebundenes Wasserstoffatom enthält, (ii) eine aromatische Halogenverbindung und/oder eine alicyclische Halogenverbindung, die kein an ein tertiäres C-Atom gebundenes Wasserstoffatom enthält, und Antimonoxid als Verbindung des Metalls der Gruppe Vb oder (iii) roter rtiuspiiut ouet ein mciaiiüaL·, Aniiu lmjci Esici dci Phosphorsäure oder phosphorigen Säure.

Die Menge des erfindungsgemäß verwendeten Calciumcarbonats (B) beträgt 0,5 bis 100 Gew.-Teile, vorzugsweise mehr als 10 bis 100 Gew.-Teile und insbesondere ca. 20 bis 100 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile aromatischer Polyester (A). Die Menge an Carbonai kann jedoch beispielsweise gemäß dem Typ oder der Menge des feuerhemmenden Mittels oder anderer Additive, z. B. der Glasfasern variieren. Jedenfalls kann, wenn dessen Menge außerhalb des vorstehend angegebenen B .reiches liegt, keine zufriedenstellende Wirkung bezüglich der Verhinderung der Tropfenbildung in Gegenwart des feuerhemmenden Mittels oder bezüglich einer Reduktion der Menge des feuerhemmenden Mittels aufgrund des synergistischen feuerhemmenden Effekts, den es hervorruft, erzielt werden.

Die Menge an feuerhemmendem Mittel (wenn ein feuerhemmendes Hilfsmittel verwendet wird, handelt es sich um die Gesamtmenge desselben und des feuerhemmenden Mittels) beträgt 0,5 bis 50 Gew.-Teile. Die bevorzugte Menge variiert gemäß dem Typ des feuerhemmenden Mittels. Beispielsweise beträgt in Abwesenheit eines Feuerhemmungshilfsmittels die bevorzugte Menge 0,5 bis 20 Gew.-Teile bei elementarem roten Phosphor, 10 bis 50 Gew.-Teile bei Triphenylphosphat und 0,5 bis 30 Gew.-Teile bei einer halogenierten aromatischen Verbindung, wobei sämtliche Angaben auf 100 Gew.-Teile an aromatischem Polyester (A) bezogen sind. Wird ein Feuerhemmungshilfsmittel verwendet, so beträgt die bevorzugte Menge z. B. 0,5 bis 20 Gew.-Teile bei einer halogenierten aromatischen Verbindung, zusammen mit 1 bis 20 Gew.-Teilen einer Verbindung eines Metalls der Gruppe Vb. Ist die Menge an feuerhemmendem Mittel (C) geringer als die untere Grenze des vorstehend angegebenen Bereiches, so kann selbst in Gegenwart vor Calciumcarbonat keine zufriedenstellende feuerhemmende Wirkung, verliehen werden. Andererseits würde die erhaltene Harzzusammensetzung, wenn die Menge die obere Grenze des vorstehend angegebenen Bereiches überschreitet, verminderte mechanische oder thermische Eigenschaften aufweisen, obgleich sie zufriedenstellende feuerhemmende Eigenschaften besitzen kann.

In bevorzugten Kombinationen des aromatischen Polyesters (A) des Calciumcarbonats (B) und des feuerhemmenden Mittels (C), wie sie vorstehend beschrieben sind, sind die bevorzugten Mengen des Calciumcarbonats und des feuerhemmenden Mittels derart, wie sie unter (a), (b) und (c) nachstehend angegeben sind.

(a) Verwendung der halogenierten aromatischen Verbindung und/oder der halogenierten acyclischen Verbindung ohne Hilfsmittel

Die Menge an feuerhemmendem Mittel (C) wird durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt

1,5<F,<(-0,06G + 40)
10<GSlO0

worin Fi das Gewicht des in der halogenierten Verbindung vorhandenen Halogens je 100 Gew.-Teile r, aromatischer Polyester (A) darstellt und G die Gew.-Teile an Calciumcarbonat (B) je 100 Gew.-Teile aromatischer Polyester (A) bedeutet.

(b) Verwendung der halogenierten aromatischen Verbindung und/oder der halogenierten

acyclischen Verbindung ohne an ein tertiäres

C-Atom gebundenes Wasserstoffatom, zusammen mit der Verbindung des Metalles der Gruppe Vb

Die Menge ist derart, daß das Verhältnis an in der ;·, halogenierten Verbindung vorhandenem Halogen zu dem in der Verbindung des Metalls der Gruppe Vb vorhandenen Metall von 0,2 bis 6 beträgt und, daß dieses gleichzeitig durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden kann:

l,3<F₂<(-O,O6G+35)
10<O<100

worin G die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt und Fi die Gew.-Teile der Gesamtmenge des in der j-, halogenierten Verbindung vorhandenen Halogens und des in der Verbindung des Metalls der Gruppe Vb vorhandenen Metalls je 100 Gew.-Teile aromatischer Polyester (A) darstellt.

(c) Verwendung von rotem Phosphor oder eine,-"' Phosphorverbindung als feuerhemmendes Mittel (C)

l,5<F₃<(0,07G+45)
10<G<100

worin G die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt und F) die Gew.-Teile an rotem Phosphor oder an in der Phosphorverbindung vorhandenem Phosphor je 100 Gew.-Teile aromatischer Polyester (A) darstellt.

Die erfindungsgemäße Masse kann Glasfasern (D) in einer Menge von nicht mehr als 120 Gew.-Teilen, vorzugsweise nicht mehr als ca. 100 Gew.-Teilen und insbesondere nicht mehr als ca. 80 Gew.-Teilen je 100

5; Gew.-Teile aromatischer Polyester(A) enthalten.

Die vorstehend beschriebenen Additiva können in die erfindungsgemäße Masse in einer Menge von bis zu 10 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile des aromatischen Polyesters (A) eingebracht werden. Die Menge* variiert

to gemäß dem Typ der Additiva. Beispielsweise beträgt für die Modifizierungsmittel die Menge nicht mehr als 10 Gew.-Teiie, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-Teile. Für Stabilisierungsmittel nicht mehr als 10 Gew.-Teile, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-Teile. Für Entformungsmittel 0,05 bis 10 Gew.-Teüe, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-Teile. Für Keimbildungsmittel 0,01 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-Teile. Für Gleitmittel 0,01 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise bis zu 5

Gew.-Teile. Für Füllstoffe 1 bis 10 Gew.-Teile. Für farbgebende Mittel 0,01 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-Teile.

Das Ausmaß an selbsterlöschenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen, einen thermoplastischen Polyester -, enthaltenden feuerhemmenden Masse wie es durch die UL-94-Vorschrift überarbeitete Ausgabe vom 10. Juni 1974, bestimmt wird, ist derart, daß ein dünnes Probestück aus oer Masse mit einer Dicke von 0,159 cm oder mehr in der Flamme nicht tropft und einen feuerhemmenden Wirkungsgrad von 94V-0 besitzt und vorzugsweise ein dünnes Probestück aus der Masse mit einer Dicke von 0,079 cm nicht tropft und einen feuerhemmenden Wirkungsgrad von 94V-0 besitzt.

Die erfindungsgemäße Masse kann nach verschiede- r> nen Verfahren hergestellt werden.

Beispielsweise wird bei der Herstellung einer Glasfasern (D) enthaltenden erfindungsgemäßen Masse ein Glasvorgarn bzw. Glasseidenstrang in kleine Stückchen, 7. B. mit einer Län°e von *\3 bl^c 1.2 crn geschnitten und zusammen mit dem aromatischen Polyester (A). dem feuerhemmendem Mittel (C) und dem Calciumcarbonat (B) mit oder ohne ein Additiv (E) unter Bildung von Formkügelchen bzw. -pellets in einen Extrudermischer gebracht. Die Fasern werden in ihrer Länge gekürzt und während dieser Behandlung erneut dispergiert und besitzen schließlich eine Länge von 0,02 cm oder weniger. Ein anderes Verfahren umfaßt die Pulverisierung der Glasfasern, um sie hinsichtlich ihrer Länge zu reduzieren, das Trockenmischen mit dem aromatischen Polyester (A), dem feuerhemmenden Mittel (C) und dem Calciumcarbonat (B) mit oder ohne Additiv(E)und Pulverisieren oder Kneten der Mischung oder Extrudieren der Mischung, um sie zu verfeinern. Ein weitet es Verfahren umfaßt das Ziehen eines kontinuierlichen Glasseidenstranges in einen geschmolzenen Polyester (A) und ein feuerheinmendes Mittel (C) enthaltendes Bad, um die Glasgasern zu überziehen und das Schneiden der harzüberzogenen Glaslitze in kleine Röhrchen, z. B. mit einer Länge von 0,5 cm oder mehr. Es ist auch möglich, direkt eine Mischung der vorstehend genannten überzogenen Glasfasern mit dem Polyester (A) und einem Additiv durch ein Spritzgußform- oder Spritzpreßformverfahren zu formen. Vorzugsweise sollten der aromatische Polyester (A), die Glasfasern (D), das Calciumcarbonat (B) und das feuerhemmende Mittel (C) so weitgehend wie möglich wasserfrei gemacht worden sein. Von Glasfasern freie Massen können gewöhnlich nach den gleichen Verfahren, wie sie vorstehend beschrieben wurden, hergestellt werden, wobei jedoch die Maßnahmen, die die Glasfasern betreffen, nicht durchgeführt werden.

Es ist bevorzugt, ein inniges Mischen des Harzes mit dem Additiv unter Verkürzung der Verweilzeit in der Maschine, sorgfältiger Temperaturkontrolle und Verwendung der Reibungswärme zu gewährleisten.

Die Zusammensetzung kann unter Anwendung sämtlicher bekannter Bedingungen, die irgendeine übliche Vorrichtung verwenden, geformt werden. Beispielsweise können, wenn PoIy-(1,4-buty!enterephthalat) als aromatischer Polyester (A) eingesetzt wird, gute Ergebnisse durch Spritzgußformen der Zusammensetzung bei einer üblichen Zylindertemperatur (z. B. 250⁰C) und bei einer üblichen Formtemperatur (z. B. 6O⁰C) erhalten werden. Im Falle von Po!y(butvlen-2,6- (,5 naphthalat) können gute Ergebnisse bei einsr Zyiir.dertemperatur von 250" C und einer Formtemperaiur von 60°C erhalten werden. Wird Polyethylenterephthalat) verwendet, so muß eine etwas andere Methode angewendet werden, da die Kristallisation des Polymeren, die von dessen Innenbereich nach außen fortschreitet, nicht gleichförmig ist. Beispielsweise wird ein Kristallisationspfornotor (wie Graphit, ein Metalloxid, z. B. ZnO oder MgO oder ein Natriumsalz, oxidiertes Montanwachs) zugefügt und eine Standardformtemperatur von 60 bis 8O⁰C verwendet. Ohne Verwendung eines deraitigen Keimbildungsmittels wird bei einer Formtemperatur von zumindest 140⁰C gearbeitet. Dieses Verfahren ist auch anwendbar auf den Fall einer Verwendung von Polyäthylen-2,6-naphthalat. Bei Mischen des Polyäthylenterephthalats mit Polybutylenterephthalat oder dem vorstehend erwähnten Polybutylen-2,6-naphthalat kann eine Formtemperatur von 60 bis 8O⁰C angewendet werden.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die vorliegende Erfindung genauergehend. Sämtliche Teile und Prozentangaben dieser Beispiele tinH auf Ha* ("ipwirht hexogen.

Die verschiedenen Eigenschaften der erhaltenen Zusammensetzung werden nach den folgenden Methoden bestimmt.

Zugfestigkeit

Biegefestigkeit

Biegemodul

Wärmeformbeständigkeit

Wetterbeständigkeit

Lichtbogenfestigkeit

Feuerhemmende

Wirkung

ASTM D-638
ASTM D-790
ASTM D-790
ASTM D-Ö48
ASTM D-495
ASTM D-495

Underwriters Laboratories

Subject 94 (die überarbeitete Ausgabe vom 10. Juni 1974)

Beispiele 1 bis 5
und Vergleichsbeispiele I bis V

Dimethylterephthalat und 1,4-Butandiol wurden durch ein übliches Verfahren unter Bildung von Polytetramethylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskosität von 1,2 umgeestert und polykondensiert

Der erhaltene Polyester, Dekabromdiphenyloxid, Antimontrioxid, Glasfasern und Calciumcarbonat (die Teilchen gingen durch ein Sieb mit einer Maschinenweite von 0,044 mm (325 mesh)) wurden gleichzeitig in einen Extruder in den in Tabelle 1-1 angegebenen Mengen eingebracht, gemischt und granuliert.

Die Zusammensetzung wurde durch eine Spritzgußformmaschine unter Bildung eines Formgegenstandes mit einer Länge von 12,7 cm, einer Breite von 1,27 cm und einer Dicke von 0,159 cm oder 0,079 cm geformt. Der Grad der feuerhemmenden Wirkung des Formgegenstandes wurde durch das in Underwriters Laboratories Subject 94 (UL 94) angegebene Verfahren bestimmt Das Verfahren bestand aus den folgenden Maßnahmen:

Das Probestück wurde senkrecht gehalten und es wurde während 10 Sekunden einer 13 cm langen Flamme eines Brenners in der Weise ausgesetzt daß der untere Teil des Probestückes in die halbe Länge der Flamme hineingelangte. Dann wurde der Brenner entfernt und bei Erlöschen des Feuers wurde das Probestück wiederum während 10 s der Flamme ausgesetzt Die Anwesenheit oder Abwesenheit von Tropfen und die Entzündung eines Manganschaums

bzw. pulvrigen Pyrolusits (wadding), der sich 30,5 crr. unmittelbar unterhalb des Teststückes befand, durch die brennende^ Tropfen wurden untersucht Ebenso wurde die Zeit, die vom Zeitpunkt der Entfernung des Brenners bis zum Selbsterlöschen des Feuers verstrich (nachfolgend als »Nachbrennzeit« bezeichnet) gemessen. Die Ergebnisse dieses Tests für den Grad der feuerhemmenden Wirkung des Teststücks sind in der folgenden Tabelle angegeben. Bei jeder Testart wurden 5 Probestücke verwendet und die geeigneten Ergebnisse waren ein Durchschnitt derjenigen der 5 Probestücke.

94V-0: Die Nachbrennzeit betrug nicht mehr als 10 s und der Manganschaum entzündete sich nicht

durch Tropfenbildung.
~'4V-1: Die Nachbrennzeit betrug mehr als 10 s. jedoch bis zu 30 s und der Manganschaum entzündete sich nicht durch Tropfenbildung.

■i_iV-?- Π::» N.J^rhV-'-"""'»⁰·· 1",OtI-HrT rnphr öle tftc ifArtrh hemmendes Mittel zugegeben (Vergleichsbeispiel I), so wurde weder die Tropfenbildung verhindert noch eine feuerhemmende Wirkung beobachtet. In den Vergleichsbeispielen IV und V, bei denen übliche Verstärkungsmittel anstelle des Calciumcarbonate zugegeben wurden, konnte weder eine feuerhemmende Wirkung noch ein die Tröpfchenbildung verhindernder Effekt beobachtet werden.

Die verschiedenen Eigenschaften der in Beispiel 1 um' dem Vergleichsbeispiel II erhaltenen Formgegenstände wurden gemessen und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben.

I.ibcllc .-·

bis zu 30 s. wobei sich jedoch der Manganschajm durch Tropfenbildung entzündete. 94HB: Ein 0.32 cm dickes Probestück (die Verbrennungsgeschwindigkeit beträgt 3,81 cm/min: 0,159 cm und 0.079 cm dicke Probestücke (die Verbrennungsgeschwindigkeit beträgt 6,35 cm/ min).

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 bezieht sich unter der Rubrik »Tropfenbildung« der Ausdruck »keine« auf den Fall, in dem keine Tropfenbildung erfolgt und die Bewertung kann daher 94V-0 oder 94V-1 zugeordnet werden. Der Ausdruck »ja (entzündet)« bedeutet, daß Tropfenbildung stattfindet und die Entzündung des Manganschaumes verursacht und die Bewertung daher 94V-0 oder 94V-1 nicht zugeordnet werden kann. Der Ausdruck »ja (nicht entzündet)« bedeutet andererseits, daß Tropfenbildung stattfindet, wobei jedoch diese nicht eine Entzündung des Manganschaumes hervorruft und die Bewertung daher entweder 94V-0 oder 94V-1 zugeordnet werden kann.

Aus den Beispielen 1 bis 5 kann ersehen werden, daß der Zusatz von Calciumcarbonat die Tropfenbildung verhinderte. Im Vergleichsbeispiel konnte die Menge an feuerhemmendem Mittel bemerkenswert reduziert werden. Wurde nur Calciumcarbonat ohne ein feuer-

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Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß anstelle des Polybutylenter, rephthalats Polyethylenterephthalat verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.

Beispiele 7 bis 9

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit Ausnahme wiederholt, daß die Verwendung von Antimontrioxid weggelassen wurde und roter Phosphor, ein Dinatriumsalz der Äthyl- 1.2-bis-(methylphosphinsäure) und ein Carbonatoligomeres des Tetrabrombisphenols A (TBA-PC) jeweils als feuerhemmei ^f'es Mittel verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.

Tabelle 1

Beispiele oder

Vergleiehs-

heispiele

Polyester Λ π

III (S

Ahkiir/iinuen: ί I Pol\;ii!n HA-Pi : oli

C₄T CJ CJ CJ CJ C₄I C₄T CM C₄T C₄T C₄T

prurulmokire Viskosität

.20 .20 .20 .21) .20

.ro

.2(1 .20 .75 .20 .20 .20 .20 20

Menge Il eile)

100 100 100 H)O 100 100 100

too

100 100 100 100 100 100

(ihisl;isern (Teile)

.V)

47

45

47 47 47 (W 40 42.Λ 50 47 47

leiierhenimeniles MiUeI Λπ Meiiue

I I ale ι

I^-)Hl)O DHDO DHDO DHDO

DHI)O

DHDO

roter Phosphor

DSIMP

THA-PC

DHDO

13.3 I 1.0 I 1.0

7.6

S.S

I)

I 1.0 11.0

6.7 IO 17 45 Il I I

Antimonoxid !Teile ι

C'iilciiimcitrrtorwi oder tiillslol'l ArI Vtcnpc

Il eile I

CiiCO,	20
CiiCO',	39
CiiCO,	71
CiiCO,	67
CnCO₁	100
CiiCO',	71
	0
Ui(O₁	0.3
CnCO,	44
OiCO",	50
UiCf)',	53
CiiCO.',	50
Ciilciiinisilieiil	71
TnII;	71

lenierephirulkii: < ₄ I : lOlyhnivlenlerephlluliil I)HOO: OeLihronuliplieinliilhei: PolMiicriviiiinnsunul von ei 4.M: OSIMI': ein Oiiutrmnisiil· \on Äth\l-l.--his-lnielhylphosphi !!oineres Polycarhon;il \on I eli;ihroinbisphenol Λ Innl einem ilinvlistliiiililiehennsiiiicl.

17

"I libelle 2

Beispiele	UL-Iοι 11.54 mm)	1 roplen-	Heu en nil!!	ΓL-IeM lli.W nun)	Troplen-	Kewcriuna
oder	Naehhrenn/eii (;,1	hildiini!		Nachhrcnn/cii (M	hildiinu
VergleieliN-	Nach der Nach der			Niieh der Nach der
hei>piele	I. l-.m- 2. Lm-			I. ! nt- 2. Lm-
	t'croiinp l'crmint!		l'ei ηιιημ lermmü

I	0.5	0.5	Nein	94 V (I	11.5
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■>	0.5	0.5	Nein	94 V 0	1
4	I	-»	Nein	94 V 0	3
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I	mehr als		Ja	94HH
	3d		(entzündet)
Il	I		Ja	94 \ 2
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9	I	I	Nein	94 V 0	1
IV	I		Ja (ent	94HB	2
			zündet)
\	I		Ja (nicht	94V 0	I
			entzündet!

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entzündet)
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entzündet)

Ja (nichl	94 V	(I
entzündet)
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Nein	94 V	0
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Ja (ent	94 V	->
zündet )
Ja (ent	94 V
zündet)

Claims

Patentanspruch:

Feuerhemmende thermoplastische Polyestermassen, bestehend aus:

(A) 100 Gew.-Teilen eines aromatischen Polyesters in Form von Polyäthylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyhexylenterephthalat, Polyäthylen-2,6-naphthalat, Polybutylen-2,6-naphthaIat und deren Mischungen,

(B) einem Mittel gegen das Abtropfen,

(C) 0,5 bis 50 Gew.-Teilen eines feuerhemmenden Mittels,

(D) 0 bis 120 Gew.-Teilen Glasfasern und

(E) je 0 bis 10 Gew.-Teilen eines Modifizierungsmittels, Stabilisators, Entformungsmittels, Keimbildungsmittels, Gleitmittels, einer farbgebenden Komponente, anderen anorganischen Füüsioiien ais den Glasfasern und/oder eines Treibnvttels,