NO141560B - Klorholdig plast med forminsket brennbarhet og roeykutvikling i tilfelle av brann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår plast med forminsket brennbarhet og røykutvikling i tilfelle av brann, på basis av en blanding av 30-70 vekt-% av en vinylklorid-homo- eller

-kopolymer og 70-30 vekt-% av en akrylnitril/butadien-gummi,

og inneholdende 0,5-75 vektdeler Fe20^ pr. 100 vektdeler av plastblandingen, samt et magnesiumsalt av en svak syre, og denne plast er kjennetegnet ved at den inneholder 5-200 vektdeler (MgC03)4-Mg(OH)2«x H20 hvor x er 5 eller 6, pr. 100 vektdeler av plastblandingen.

Det som her, og i patentkravets innledning, er angitt

som kjent teknikk, er kjent fra britisk patent nr. 1.028.323, især eksempel 5, hvor det anvendes 4 0 deler rødt jernoksyd til 222 deler myknet, farget og stabilisert PVC. Det ligger innen-for rammen av dette patent å erstatte den ene del MgO ifølge det nevnte eksempel med opptil 5 deler av et basisk Mg-salt av en svak, organisk syre, beregnet som MgO, pr. 100 deler PVC (claim 10).

Det er forøvrig kjent fra US-patent 3.560.441 å tilsette antimontrioksyd til polyvinylklorid med det formål å oppnå flammeretardering og røykdempning, og at bruk av ferrioksyd kan medvirke til å danne en forkullingsskorpe når et polyamid ut-settes for pyrolyse, er kjent fra US-patent 3.418.267.

Nylig foretatte undersøkelser av pyrolyse-produktene av polyvinylklorid og kopolymerer av vinylklorid og mindre mengder komonomerer som vinylacetat og " propylen, har vist at blant hovedproduktene finnes benzen og toluen. Man har imidlertid nå funnet at tilsetning av de angitte mengder ferrioksyd til vinylkloridholdig plast i vesentlig grad reduserer den utviklede mengde benzen og toluen ved pyrolyse, idet de synes å katalysere andre nedbrytningsreaksjoner. Mengden av de C1 .- Cc b alifatiske hydrokarboner som dannes, økeri nemlig.

Siden benzen og andre aromatiske hydrokarboner er h<p>ved-røykdannerne ved brann, synes det å være en forbindelse mellom røyk, utviklet fra en vinylkloridholdig plast, og den avgitte mengde benzen og toluen, idet islik plast, når den er tilsatt ferrioksyd, som sagt avgir betraktelig mindre mengder benzen og toluen og samtidig betraktelig mindre røyk. Når plasten dessuten tilsettes de angitte mengder hydratiserte magnesiumforbindelser, blir flammespredningen forsinket, og forbindelsene synes å bli betraktelig mer brannsikre. Undersøkelsen av pyrolyseproduktene av polyvinylklorid ble foretatt slik: Man laget en serie prøver inneholdende vinylklorid-homopolymer og to deler (pr.

100 deler harpiks), dibutyltinn-bis-oktylmaleat som stabilisator, og derpå en annen serie prøver som inneholdt vinylklorid-homopolymer ("Diamond 4 50") og to deler pr. 100 vektdeler harpiks, den samme stabilisator, samt to deler, pr. 100 vektdeler harpiks, ferrioksyd. Man pyroliserte nøyaktig utveide prøver av disse materialer og målte den avgitte mengde saltsyre. Denne mengde viste seg å være kvantitativ. Dette holdt stikk enten ferrioksyd-additiv var tilsatt eller ikke, selvom pyrolysen av de prøver som inneholdt to vektdeler ferrioksyd pr. 100 vekt-deler harpiks, viste noe senkning i mengden avgitt saltsyre, hvilket kunne forklares ved at litt saltsyre ble absorbert av ferrioksydet. Den lille forandring i mengden avgitt saltsyre viser klart at de organiske pyrolyseprodukter ikke forandres i en slik grad at det dannes større mengder klorerte aromatiske forbindelser.

Standardprøver og prøver som inneholdt ferrioksyd, ble pyrolisert i luft og helium, og i begge tilfeller ble pyrolyseproduktene separert ved hjelp av kolonner. Den første kolonne var en "Parapak Q" som separerer C^-C^-fraksjonen, og den andre en 6 meter "Dexsil"-kolonne som separerer fraksjonene

i

Cg-C-^2' En sammenligning av de jernholdige prøver med stand-ardprøvene viste at i den jernholdige polymer økte alle andre spaltningsprodukter på bekostning av benzen. Mengden av toluen og naftalen var også blitt betraktelig mindre. Ved tilsetning av en mindre mengde ferrioksyd til vinylklorid-homopolymere ser man altså at mengden C^-Cg-alifatiske hydrokarboner økes på bekostning av den mengde benzen og andre aromatiske hydrokarboner som dannes ved nedbrytningen av polymeren.

Selom den utviklede røykmengde fra de jernholdige polyvinylklorid-prøver sank betraktelig, ble ikke brennbarheten større. Dette kunne ventes ut fra pyrolyse-resultatene, siden mengden av lette hydrokarboner (gode brennstoffer) ble øket i forhold til mengden av dårligere brennstoffer, nemlig aromatiske hydrokarboner (røykdannere). En gass-kromatografisk analyse av pyrolyseproduktene viste at mengden benzen og toluen ble redusert med ca. 40-50% ved pyrolyse av prøver inneholdende ferrioksyd, (svarende til 40-50% røykreduksjon målt i et NBS røykkammer) i forhold til identiske prøver uten ferrioksyd.

Man har altså funnet at innarbeidelse av ferrioksyd i plast som inneholder homo- og kopolymere av vinylklorid, særlig myknet polyvinylklorid og polyvinylklorid-modifiserte gummier,

i betydelig grad reduserer plastens tendens til å danne røyk ved brann, og ytterligere undersøkelser av plast som inneholdt blandinger av polyvinylklorid og andre harpikser, bekreftet dette. Man oppnår en markert reduksjon i røykutvikling ved mengder F^O^ fra ca. 5% og oppover.

Flammespredningen for plasten ifølge oppfinnelsen blir også nedsatt vesentlig ved innholdet av den hydratiserte forbindelse av magnesiumkarbonat.

Følgende eksempler vil illustrere oppfinnelsen klarere.

Eksempel 1- 14

Man laget en forhåndsblanding av følgende ingredienser:

Den gummiaktige blandjing ble fylt på en Banbury-blander, og resten av ingrediensene, inklusive ferrioksyd og hydratisert magnesiumkarbonat, i de mengder som er oppført i tabell I, ble tilsatt porsjonsvis under blanding opp til en temperatur på ca. 138-150°C. Etter grundig blanding ble det hele valset ut på en to-valsers mølle og avkjølt.

Denne utgangsmasse blje viderebehandlet ved å blande 482 vektdeler utgangsmasse med l,|o vektdeler difenylguanidin,

2,5 vektdeler sink-dietylditiokarbamat, 8 vektdeler "edderkopp"-svovel (en fin svovelkvalitet), og 44 vektdeler p,p'-oksybis-(benzensulfonylhydrazid) ("Cellogen-OT") i en Banbury-blander ved 66 C maksimum temperatur til alle ingredienser var grundig blandet. Denne blanding ble igjen valset ut til en plate på en to-valsers mølle og avkjølt. Den ble oppvarmet pånytt og valset ut igjen (43°C) og strimler tatt ut, matet direkte til en ekstruder og så ekstrudert til en plate med tykkelse 6,6 mm. Platen ble avkjølt, kuttet til prøvestykker på (25x12,5) cm 2, og disse ble ekspandert og herdet i en ovn til cellulære stykker med tykkelse ca. 14 mm. Oppvarmings- eller herdeprosessen som ble benyttet i ovnen, var 5 minutter ved 104°C, en 20 minutters

o ' o

stigning til 150 C og en sluttherding ved 150 C i 5 minutter.

De herdede, cellulære platestykker ble renskåret til 12,7 mm tykkelse og til standardiserte mål for røyk- og flamme-prøver. Prøvestykkene for røykprøven var (7,6x7,6) cm 2, og prøvestykkene for flammespredningsforsøkene var (9,5x71) cm 2.

Tabell I nedenfor viser de mengder ferrioksyd (rødt jernoksyd NR 4284) og hydratisert magnesiumkarbonat som ble tilsatt prøvene. Bedømmelsene med hensyn på flammespredning og røyktetthet er oppgitt for hver prøve.

1) FSR betegner en flammesprednings-måling som utføres som en 30/30 tunnelprøve, en standardprøve som er beskrevet i "Cellular Plastics" april 1967, i en artikkel av M.M. Levy med titlen "A Simplified Method for Determining Flame Spread". 2) "Method for Measuring Smoke from Burning Materials" av D. Cross og medarbeidere, A.S.T.M. Special Technical Publi-cation No. 422 (1967) . Målinger foretatt på Amino-NBS-røyk-tetthetskammer, modell 4-5800, American Instrument Company (middelverdi fra tre prøver). 3) Eksempel 10 ble laget fra en utgangsblanding hvor mengden kjønrøk var redusert fra 40 til 30 deler, slik at man fikk et fyllstoffinnhold like stort som i kontrollprøven (eks. 1), dette for å vise at reduksjonen i røykmengden ikke skyldes innholdet av fyllstoff (Fe203 + kjønrøk), men bare innholdet av <Fe>2°3■

Eksemplene 1-14 viser klart at tendensen til røykut-vikling hos polyvinylkloridholdig plast kan reduseres drastisk ved å tilsette effektive mengder Fe20.j. Videre kan flammespredningen senkes ved samtidig å tilsette effektive mengder av den hydratiserte magnesiumforbindelse. Dette er noe overraskende på grunn av det innholdet av antimontrioksyd (et meget brukt brannhemmende middel) som allerede fantes i alle de materialer som ble prøvet. i

Claims (1)

1. Plast med forminsket brennbarhet og røykutvikling i tilfelle av brann, på basis av en blanding av 30-70 vekt-% av en vinylklorid-homo- eller -kopolymer og 7 0-30 vekt-% av en akryl-nitril/butadien-gummi, og inneholdende 0,5-75 vekt-deler Fe2C>3 pr. 100 vektdeler av plastblandingen, samt et magnesiumsalt av en svak syre, karakterisert ved at den inneholder 5-200 vektdeler (MgC03)4-Mg(OH)2-x H20 hvor x er 5 eller 6, pr. 100 vektdeler av plastblandingen.