CH618995A5 - Plasticiser-containing mixture based on polyvinyl chloride having extremely high flame resistance - Google Patents
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Description
618995
2
Claims (4)
1. Weichmacher enthaltende Mischung auf Basis von Polyvinylchlorid mit extrem hoher Flammwidrigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mischung von 100 Gew.-Teilen Polyvinylchlorid und 40 bis 60 Gew.-Teilen Weichmacher, wenigstens zwei Stoffe mit flammhemmenden Eigenschaften enthalten sind.
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoffe mit flammhemmenden Eigenschaften Chlorparaffin, Antimontrioxyd (Sb203), Zinkborat, Phosphorsäureester und/oder eine Metallarylverbindung eines Übergangsmetalls der VI. bis VIII. Nebengruppe des periodischen Systems, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, enthalten sind.
3. Mischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid, 40 bis 60 Gew.-Teile Weichmacher, wie Diisododecylphthalat, 3 bis 10 Gew.-Teile Sb203 und 0,1 bis 5 Gew.-Teile Dicyclopentadienyleisen (Ferrocen) enthält.
4. Mischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich 5 bis 15 Gew.-Teile Chlorparaffin und 5 bis 30 Gew.-Teile Zinkborat enthält.
Neben einer Vielzahl anderer Anwendungsgebiete für weichgemachte Polyvinylchlorid-(PVC)-Mischungen findet Weich-PVC wegen seiner guten mechanischen Eigenschaften in grossem Umfang Verwendung für Isolationen in der elektrischen Leitungstechnik. Aus PVC bestehende Isolationen und Ummantelungen in der Leitungs- und Kabeltechnik werden daher ausschliesslich aus Weich-PVC-Mischungen hergestellt, welche neben PVC andere Stoffe, wie Füllmittel, Stabilisatoren und Gleitmittel insbesondere mehr oder minder grosse Mengen eines Weichmachers enthalten. Da es sich bei den Weichmachern um brennbare Substanzen handelt, wird das Weich-PVC durch deren Verwendung in nachteiliger Weise beeinflusst, obwohl von Isolationen und Ummantelungen derzeit zunehmend eine hohe Flammwidrigkeit gefordert wird.
Als Mass für die Brennbarkeit eines Werkstoffes wird der Sauerstoff-Index nach Fenimore und Martin verwendet, nach dem die Flammwidrigkeit um so grösser ist, je grösser der Sauerstoff-Index ist.
Bekannt ist (DT-PS 1 176 845), dass man ein schwerentflammbares Polychlorstyrol erhält, wenn eine Metallarylverbindung, wie Dicyclopentadienyleisen (Ferrocen) zugesetzt wird. Weiterhin ist bekannt (Aufsatz: «Flame retardents» in «Modern Plastics International», Sept. 1974, Seiten 52-54), ■ PVC zur Unterdrückimg der Rauchbildung Ferrocen zuzusêV zen.
Aus keiner der Vorveröffentlichungen ist jedoch bekannt, in welcher Weise bei weichgemachtem PVC der Sauerstoff-In-dex, d.h. die Flammwidrigkeit, wesentlich erhöht werden kann, wie sie beispielsweise erforderlich ist, wenn Weich-PVC zusammen mit anderen brennbaren Werkstoffen verwendet wird.
Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Lösung anzugeben, in welcher Weise bei Weich-PVC mit hohem Weichmacheranteil ein extrem hoher Sauer-stoff-Index, d.h. über 35, erreicht werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer Mischung aus 100 Gew.-Teilen Polyvinylchlorid und 40 bis 60 Gew.-Teilen Weichmacher wenigstens zwei Stoffe mit flammhemmenden Eigenschaften enthalten sind.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindimg sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und nachstehend anhand der Figur erläutert, welche den Verlauf der Sauerstoff-Indizes für verschiedene Weich-PVC-Mischungen in Abhängigkeit vom Gehalt an Dicyclopentadienyleisen (Ferrocen) zeigt.
Aus den verschiedenen Diagrammen ist ersichtlich, welche Wirkung der Anteil einer Metallarylverbindung, wie Ferrocen, allein auf den Sauêrstoff-Index eines weichgemachten PVC hat bzw. wie die Wirkung bei gleichzeitiger Anwendung von Antimontrioxyd (Sb203) und Ferrocen ist.
In den Diagrammen ist auf der Abszisse der Anteil an Ferrocen in Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gew.-Teile PVC. und auf der Ordinate der Sauerstoff-Index aufgetragen.
Das Diagramm A entspricht einer Weich-PVC-Mischung, die auf 100 Gew.-Teile PVC insgesamt 52 Gew.-Teile Weichmacher enthält. Der flache Verlauf der Kurve lässt erkennen, dass trotz Zugabe von grösseren Mengen (2 bis 3 Gew.-Teile) Ferrocen sich der Sauerstoff-Index nur in geringem Umfang, d.h. um 1 bis 2 Einheiten, erhöht. Anders bei den Diagrammen B, C und D.
Das Diagramm B ist an einer Weich-PVC-Mischung aufgenommen, die auf 100 Gew.-Teile PVC, 7 Gew.-Teile Sb203, 30 Gew.-Teile Chlorparaffin von insgesamt 52 Gew.-Teilen Weichmacher enthält.
Das Diagramm C ist an einer Weich-PVC-Mischung aufgenommen, die auf 100 Gew.-Teile PVC, 5 Gew.-Teile Sb203, 40 Gew.-Teile Chlorparaffin von insgesamt 52 Gew.-Teilen Weichmacher enthält.
Das Diagramm D ist an einer Weich-PVC-Mischung aufgenommen, die auf 100 Gew.-Teile PVC, 7 Gew.-Teile Sb203, 40 Gew.-Teile Chlorparaffin von insgesamt 52 Gew.-Teilen Weichmacher enthält.
Die Diagramme B, C und D lassen erkennen, dass ein Sauerstoff-Index um 35 ohne Ferrocen nur durch untragbar grosse Mengen an Sb2Oa und Chlorparaffin erzielbar ist. Ein Sauerstoff-Index von beispielsweise 40 ist ohne Ferrocen überhaupt nicht realisierbar, wenn die mechanischen Eigenschaften der PVC-Mischung nicht verschlechtert werden sollen. Eine Zugabe von 0,5 Gew.-Teilen Ferrocen zu einer Weich-PVC-Mischung, die 5 bzw. 7 Gew.-Teile Sb203 enthält, erhöht den Sauerstoff-Index um 4 bis 5 Einheiten. Die gemeinsame Anwendung von Antimontrioxyd und Ferrocen hat somit eine synergistische Wirkung zur Folge, d.h. die Gesamtwirkung ist grösser als die Wirkung von Antimontrioxyd oder Ferrocen allein in einer Weich-PVC-Mischung.
Die besondere Wirkung der Metallarylverbindung, z.B. Ferrocen, besteht darin, dass schon geringe Mengen, die keine Verschlechterung der thermischen oder mechanischen Eigenschaften des Weich-PVC hervorrufen, eine beträchtliche Steigerung der Flammwidrigkeit (gemessen am Sauerstoff-Index) bewirken.
Bei experimentellen Untersuchungen wurden besonders gute Ergebnisse mit Weich-PVC-Mischungen erzielt, die 3 bis 10 Gew.-Teile Antimontrioxyd und
0,1 bis 5 Gew.-Teile Ferrocen enthielten.
Gute Resultate, jedoch mit unterschiedlicher Steigerung des Sauerstoff-Index wurden auch erzielt mit Weich-PVC-Mischungen, welche zwei oder mehr u.a. auch andere Stoffe mit flammhemmenden Eigenschaften gleichzeitig enthielten, wie Chlorparaffin, Zinkborat, Phosphorsäureester oder eine andere Metallarylverbindung.
So wurden experimentell hohe Sauerstoff-Indizes mit Weich-PVC-Mischungen erzielt die
3 bis 10 Gew.-Teile Sb2Os
0,1 bis 4 Gew.-Teile Ferrocen und 5 bis 30 Gew.-Teile Zinkborat enthielten.
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