NO790898L

NO790898L - Flammemotstandsdyktig polystyrenskum og fremgangsmaate til dets fremstilling

Info

Publication number: NO790898L
Application number: NO790898A
Authority: NO
Inventors: Wolfgang Mylich; Walter Albert
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-09-19
Also published as: DK110479A; CA1145087A; FI790877A7; US4198486A; EP0004578A1; JPS54130669A; EP0004578B1; DE2962605D1; DE2811951A1

Description

Flammemotstandsdyktig polystyrenskum og

fremgangsmåte til dets fremstilling.

Oppfinnelsen vedrører flammemotstandsdyktig polystyrenskum, som i branntilfelle ikke avgir toksisk eller

orrosive gasser og ingen røyk.

Flammemotstandsdyktige polystyrenmasser frem-stilles hittil overveiende ved tilsetning av organiske halogenforbindelser, for det meste i kombinasjon med synergistiske radikaldannere eller antimontrioksyd. Enskjønt disse blandinger har en tilfredsstillende flammemotstandsevne, har de den ulempe at de i branntilfelle utvikler toksiske og korrosive gasser og sterkt sotende røyk.

Det er derfor allerede foreslått å appretere organiske polymeré flammefaste ved tilsetning av vannholdige fyll-stoffer, f.eks. aluminiumhydroksyd. Enskjønt man derved får blandinger, som heller ikke i branntilfelle avgir toksiske eller korrosive gasser og som omtrent ikke viser røkutvikling, og således er økologisk tilfredsstillende, har slike blandinger hittil ikke slått igjennom i praksis. For å oppfylle dagens krav til flammemotstandsevne f.eks. ved bygning, er det nødvendig med en så høy tilsetning av vannholdig fyllstoff at blandingene ikke mere kan forarbeides tilfredsstillende.

Således får man f.eks. ved polystyren først ved tilsetning av ca. 200% aluminiumhydroksyd, referert til polystyren, en tilstrekkelig flammemotstandsevne. Ekstrusjonen av så høyt fylte blandinger fører imidlertid til formlegemer med ru, risset overflate og--dårlige mekaniske egenskaper.

Det er nu funnet at det lar seg fremstille utmerket flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum når forfremstilte granulerte blandinger av 100 vektdeler polystyren og 150 til 250 vektdeler aluminiumhydroksyd av en kornstørrelse på 20 til 100 ym og en spesifikk overflate under 1,0 m • 2/g oppsmeltes i en ekstruder, gassbehandles med 3 til 15 vekt%, referert til blandingen, av et fysikalsk drivmiddel med et kokepunkt i området på 273 til 323 K og ekstruderes til et skumlegeme.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum, idet fremgangsmåten erkarakterisert vedat et granulat av 100 vektdeler styrenpolymerisat og 150 til 250, fortrinnsvis 175 til 225 vektdeler aluminiumhydroksyd av en kornstørrelse fra 20 til 100, fortrinnsvis 40-80 ym, og en spesifikk overflate under 1,0 m 2/g fortrinnsvis fra 0,1 til 0,5 m 2/g, som eventuelt dessuten kan inneholde 0 til 30, fortrinnsvis 0 til 10 vektdeler kjente-flammebeskyttelsesmidler, oppsmeltes i en ekstruder, gassbehandles med 3 til 15 vekt% referert til blandingen, av et fysikalsk drivmiddel med kokepunkt i området fra 273 til 323 K, og ekstruderes til et skumlegeme etter god gjennomblanding.

Man får med denne fremgangsmåte spesielt fincellet skum, som ikke bare har en utmerket flammemotstandsevne, men

også har en glatt overflate og gode mekaniske egenskaper. Over^raskende er at på tross av den høye fyllstoffmengde kan det opp-nås tettheter under 100 g/l.

Som styrenpolymerisat kan de.t anvendes homopolystyren, kopolymerisater av styren, f.eks. styren-acrylnitril-kopolymerisater, styren-metyl(met)acrylat-kopolymerisater, acrylnitril-butadien-styren-terpolymere eller med kautsjuk, f.eks. poly-butadien, styren-butadien-kautsjuk eller etylen-propylen-dien-kautsjuk modifisert polystyren.

Ved aluminiumhydroksyd dreier det seg om et pris-gunstig handelsprodukt som av forskjellige firmaer kan refereres til den ønskede kornstørrelse og spesifikke overflate. Den spesifikke eller BET-overflaten bestemmes ifølge Brunauer, Emmet og Teller, J. Amer. Chem.Soc. 60, (1938), Side 309.

Det er også fordelaktig å anvende aluminiumhydroksyder av forskjellige kornstørrelser sammen, f.eks. blandinger av 70 til 30 vektdeler Al(OH)3med kornstørrelse fra 20 til 30 ym med 30 til 70 vektdeler av Al(OH)3med kornstørrelse fra 70 til 80ym. Ved anvendelse av aluminiumhydroksyd som er belagt med fettsyrer eller fettsyresalter, f.eks. stearinsyre, sinkstearat eller kal-siumoleat kan innblandingen og homogeniseringen lettes.

Som eventuelt ekstra anvendbare kjente flammebeskyttelsesmidler egner det seg organiske halogen- eller fosfor forbindelser, ammoniumsulfater eller -fosfater eller fortrinnsvis rødt fosfor. Ved tilsetning av 2 til 5 vektdeler rødt fosfor forbedres flammemotstandsevnen allerede tydelig.' For å minske fosforhydrogendannelsen mest mu^lig ved innvirkning av fuktighet, anvendes fortrinnsvis fosfor som på forhånd er flegmatisert, f.eks. belagt med aluminiumhydroksyd eller er blitt innarbeidet i et■ termoplastisk kunststoff, f.eks. polystyren. Egnede organiske halogenforbindelser er f.eks. klorparafin, decabromdifenyl, decabromdifenyleter, pentabromfenylallyleter, 2,2-bis/4-(2,3-di-brompropoksy)-3,5-dibromfenyl/-propan, pentabrommonoklorcyklohexan, hexabromcyklododecan eller oktabromhexadecan. Eventuelt kan det også tilsettes'mindre mengder antimontrioksyd eller synergistiske radikaldannere, f.eks. peroksyder. Egnede fosforforbindelser er feks. trisdibrompropylfosfat, mono- eller di-nonylfenyltetragly-koleterfosfat.

Flammemotstandsevnen kan videre forbedres ved tilsetning av forkullingsbefordrende midler. Som forkullingsbefordrende middel egner det seg kjemiske forbindelser eller blandinger som ved antennelsestemperaturen danner en beskyttende kullstruktur, eksempelvis ved nettdannelse, smelting eller myk-gjøring eller økning av deres masse eller ved en annen kjemisk reaksjon eller fysikalsk endring, f.eks. urinstoff-formaldehyd- ■ harpikser,melamin-formaldehyd-harpikser, melaminfosfat, ftalsyre-anhydrid, pyromellitsyreanhydrid, natriumborat, kalsiumborat, sinkborat eller borsyre. Det forkullingsbefordrende middel tilsettes fortrinnsvis før granuleringen med de øvrige tilsetninger i hurtigløpende blander i mengder fra 3 til 15 vektdeler. Det foretrekkes anvendelse av melaminharpiks i utherdet, pulverisert form.

Som fysikalske drivmidler kan det anvendes hydrokarboner som perttan eller fortrinnsvis halogenerte hydrokarboner, f.eks. monofluortriklormetan, monofluordiklormetan, 1,2,2-tri-fluor—1,1, 2-trikloretan, eller 1,1, 2 , 2-te.traf luor-1, 2-dikloretan. Det er selvsagt også mulig å anvende blandinger av disse halogen-hydrokarboner med hverandre eller med andre, hvis kokepunkt ligger under 273 K, f.eks. difluordiklormetan.

Til fremstilling av utgangsgranulatet forblandes polystyren fortrinnsvis med tilsetningene i en hurtigløpende blander, oppsmeltes deretter i en dobbeltsnekkeekstruder, ekstru deres som streng, og knuses I en varmsmeltegranulator. Smeltens temperatur bør derved "ikke overstige 273 K eller maksimal kort tid, for å unngå en for tidlig vannavspaltning. Dette granulat blir deretter i en engassekstruder med en snekke av fortrinnsvis minst 20 D snekkelengde, en engassdobbeltsnekkeekstruder eller en tandem-ekstruder igjen oppsmeltet, gassbehandlet med det fysikalske drivmiddel og utstøtt etter god homogenisering og opp-skummet.

Alt etter de ønskede egenskaper av skummet og den tilsiktede anvendelse, kari det tilsettes vanlige tilsetnings-stoffer som stabilisatorer, f.eks. fenoliske antioksidanter, glidemiddel, f.eks. sink- eller kalsiumstearat, voks eller hvit-olje, antistatika, f.eks. natriumparafinsulfonater, pigmenter eller farvestoffer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen egner seg fremfor alt til fremstilling av profiler eller plater, som de f.eks. anvendes i bygninger for isoleringsformå1.

Eksempler

Eksempel 1

20 kg av en polystyren med en redusert spesifikk viskositet (RSV) på 1,18 dl/g målt på en 1%-ig oppløsning i toluen ved 293 K i Ubbelohde-viskosimeter, og en smelteindeks (ifølge DIN 53735) MFI 200/5 på 4 g/10 min. ble blandet i en pulverblander med hurtigløpende omrører 2 minutter med 0,0'4 kg n-oktadecyl-3-(4'-hydroksy-3<1>,5<1->di-tert.-butylfenyl)propionat og 0,4 kg sinkstearat og deretter etter tilsetning av 40 kg Al (OH)->

(kornstørrelse 60 ym, BET-overflate 0,1 m /g) igjen blandet i

2 minutter. Blandingen ble oppsmeltet på en dobbeltsnekkeekstruder (Werner&FleidererZSK53). Snekken løp med 120 omdr./min. Ekstruderens temperatur ble innstilt fra 453 K ved inntrekket stigende til.468 K ved dysen. Massetemperaturen utgjorde 468-

478 K. Fra en slissdyse ble det ekstrudert et uregelmessig,

rutt og oppspringende smeltebånd direkte i en varmsmeltegranulator og knust der.

Det således fremstilte granulat ble oppsmeltet i

en tandem-ekstruder med en piasti fisérings- og engassekstruder (diameter 60 mm) og en kjøle- og blandeekstruder (diameter 90 mm)-

og blandet med 8 vekt%, referert til blandingen, monofluortriklormetan (kokepunkt 296,92 K). I engassekstruderen ble tempe-raturen innstilt fra 448 K ved inntrekket stigende inntil 473 K

ved overgangen til annen ekstruder. I annen ekstruder.blir det først avkjølt og deretter oppvarmet ved dysen til 423 K. Det

ble anvendt en hulldyse med 8 mm diameter. Den uttredende streng ekspanderte med en gang bak dysen til en glatt, jevn skumstreng av 31 mm diameter. Tettheten utgjorde 90 g/l. Strengen hadde

en meget fin,jevn skumstruktur.

En 40 cm lang streng ble flammebelastet skrått .

1KK6

nedenifra i en vinkel på 45° med en lysende flamme av en Bunsen-brenner. Strengen brant svakt i flammeområdet under meget liten røykutvikling, og uten dannelse av toksiske eller korrosive gasser. Avdryppende stykker slukkes hurtig. Over flammen forble ca. 30 cm av strengen uten å brenne videre. Den i nedre ende var formet spiss og besto praktisk talt ennu bare av svakt sotet A^O^.

Eksempel 2- 10

Eksempel 1 ble gjentatt med vekslende mengder

Al(OH)^med forskjellige kornstørrelser og overflater. For å bestemme brannforholdet, ble prøvelegemer med dimensjonene 10 x 3x3 cm, som ble kuttet av strengen, innspent vannrett og flammebehandlet ved forkanten med en ikke lysende Bunsenflamme i 3 sekunder. Den midler etterbrenntid av fem prøvelegemer ble bestemt. Strengens sammensetning og resultatene av brannforsøkehe viser Tabell I.

Eksempel 11- 21

Eksempel 4-6 ble gjentatt under ekstra tilsetning av forskjellige kjente flammebeskyttelsesmidler. Sammensetning og brannforhold fremgår av Tabell.II.

Claims

1. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum, karakterisert ved at et granulat av 100 vektdeler styrenpolymerisat, 150 til 250 vektdeler aluminiumhydroksyd av en kornstørrelse på 20 til 100 ym og en spesifikk overflate under 1,0 m 2/g og 0 til 30 vektdeler kjent flammebeskyttelsesmiddel oppsmeltes i en ekstruder, gassbehandles med 3 til 15 vekt% referert til blandingen av et fysikalsk drivmiddel med et kokepunkt i området 273 til 323 K og--ekstruderes etter god gjennomblanding til et skumlegeme.

2. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvdendes et granulat av 100•vektdeler styrenpolymerisat og 175 til 225 vektdeler aluminiumhydroksyd.

3. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at aluminiumhydroksydet har en kornstørrelse fra 40 til 80 ym.

4. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-3, karakterisert ved at aluminiumhydroksydet har en spesifikk overflate fra 0,1 til 0,5 m <2> /g.

5. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-4, karakterisert v e. d at aluminiumhydroksydet er belagt med stearinsyre.

6. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-5, karakterisert ved at granulatet inneholder organiske halogenforbindelser som kjente flammebeskyttelsesmidler.

7. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-5, karakterisert ved at granulatet inneholder rødt fosfor som kjent flammebeskyttelsesmiddel.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-5, karakterisert ved at granulatet inneholder ammoniumsulfat somv kjent flamme-beskyttelsesmidde1.

9. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det som fysikalsk drivmiddel anvendes monofluortriklormetan.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 1-9, karakterisert ved at granulatet i tillegg inneholder 5-15 vektdeler av et forkullingsbefordrende middel.

11. Fremgangsmåte til fremstilling av flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum ifølge krav 10, karakterisert ved at det som forkullingsbefordrende middel anvendes en herdet og pulverisert melaminharpiks.

12. Flammemotstandsdyktig styrenpolymerisatskum, karakterisert ved at det fåes ved oppsmeltning av et granulat av 100 vektdeler styrenpolymerisat, 150 til 250 vektdeler aluminiumhydroksyd av en kornstørrelse fra 20 til 100 ym og en spesifikk overflate under 1,0 m 2/g og 0-30 vektdeler flammebeskyttelsesmiddel i en ekstruder , gassbehandling med 3-15 vekt%, referert til blandingen av et fysikalsk drivmiddel med et kokepunkt i området fra 273 til 323 K, god gjennomblanding og ekstrudering.