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Dokumentenidentifikation DE60019283T2 09.02.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001185584
Titel ACRYLHALTIGES MATERIAL
Anmelder Lucite International UK Ltd., Southampton, Hampshire, GB
Erfinder EUSTACE, Paul, Stockton-on-Tees TS17 0YN, GB;
McCATHY, Andrew, Neil, Middlesbrough TS8 8RY, GB;
MARSTON, John, Nicholas, Middlesbrough, GB
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60019283
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.06.2000
EP-Aktenzeichen 009370339
WO-Anmeldetag 02.06.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/GB00/02139
WO-Veröffentlichungsnummer 0000075227
WO-Veröffentlichungsdatum 14.12.2000
EP-Offenlegungsdatum 13.03.2002
EP date of grant 06.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.02.2006
IPC-Hauptklasse C08L 33/04(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C08K 3/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen flammhemmenden Acrylstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Acrylstoffe werden vielseitig eingesetzt. So z.B. bei Gebäuden, bei der Beleuchtung von Kraftfahrzeugen, bei Messuhren, Diffusoren, Linsen, medizinischen Diagnosegeräten, Schildern, Badezimmereinrichtungen, sanitären Einrichtungen und Verglasungen. Acrylwerkstoffe finden wegen ihrer Zähigkeit, Wetterfestigkeit, wegen ihrem guten Aussehen und ihrer Stabilität Verwendung. Sie können als Beschichtungsstoff zur Bildung einer Schutzschicht auf einem thermoplastischen Trägermaterial oder Substrat eingesetzt werden. Sie übertragen auf diese Weise die Eigenschaften des Acryls auf das thermoplastische Material, das seinerseits wieder über andere Eigenschaften verfügt. Zu Beispielen derartiger thermoplastischer Werkstoffe gehört auch Acrylnitril-Butadien-Styren (ABS), das in US 5,318,737 offenbart ist.

In gewissen Anwendungsbereichen für derartige Kunststoffe kann es von Bedeutung sein, dass der Kunststoff flammhemmende Eigenschaften besitzt. Acrylstoffe besitzen nicht von Natur aus flammhemmend Eigenschaften. Bei zahlreichen Anwendungen im Bausektor ist eine Prüfung nach BS 476 Teil 7 vorgeschrieben. Es handelt sich dabei um eine Prüfung hinsichtlich der Flammenausbreitung über Oberflächen. Im Rahmen dieser Prüfung werden Werkstoffe danach eingeteilt, wie weit sich die Flammen horizontal dem Werkstoff entlang ausbreiten. Die Klasseneinteilung reicht von 1 bis 4, wobei 4 bedeutet, dass eine höhere Klasse nicht erreicht werden kann. Das Suffix Y kann an die Klassifikationszahl angehängt werden, was bedeutet, dass der Werkstoff bei der Prüfung zusammensackte. Extrudiertes Polymethylmethacrylat (PMMA) besitzt entweder die niedrigste Klasseneinteilung von 4 der Norm BS 476 Teil 7 der Prüfung der Flammenausbreitung über Oberflächen oder erhält bei höherer Klassenzuteilung aufgrund des Zusammensackens das Suffix Y. Zusätze zu Acrylstoffen mit flammhemmenden Eigenschaften sind im Fach wohl bekannt. So ist z.B. die Verwendung organischer Phosphorverbindungen als flammenhemmende Stoffe in Acrylmatrizen von den Patentschriften JP06049312-A, GB2212807-A, DE3700373-A und GB2172600-A bekannt. J61051047-A offenbart eine PMMA-Zusammensetzung zur Verwendung mit Baustoffen, die Calciumaluminathydrat enthält. Diese anorganische Verbindung soll bei einer Temperatur von etwa 300°C Wasser verlieren und dadurch die Brennbarkeit der Acrylzusammensetzung vermindern. Zu weiteren anorganischen Zusammensetzungen von denen bekannt ist, dass sie gewisse flammenhemmende Eigenschaften besitzen, gehören verschiedene anorganische intermetallische Verbindungen. So offenbart z.B. US 4965309-A eine flammenhemmende, starre Polyvinylchlorid (PVC)-Verbindung, die anorganische Zink-, Magnesium- und Molybdänverbindungen enthält, die die Rauchentwicklung beim Verbrennen von PVC reduzieren sollen. PVC selbst kann als Zusatz zu anderen Polymeren zur Verleihung flammenhemmender Eigenschaften verwendet werden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Acrylwerkstoff mit verbesserten flammenhemmenden Eigenschaften bereitzustellen und eine entsprechende Herstellmethode zu finden.

Dementsprechend bietet ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Acrylstoff folgender Bestandteile:

  • a) 4,5 bis 94,9% Massenanteil einer Acrylverbindung
  • b) 5 bis 95% Massenanteil eines halogenhaltigen Polymers mit einem Massenanteil an Halogen von 5 bis 70%.
  • c) 0,1 bis 25% Massenanteil einer von (i) Magnesiumhydroxid und einem Antimonoxid, (ii) Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder (iii) Magnesiumhydroxid und Zinkstannat gewählten anorganischen Verbindung.

Ein zweiter Aspekt enthält eine Herstellmethode eines Acrylstoffes mit folgenden Bestandteilen:

  • a) 4,9 bis 94,9% Masseanteil einer Acrylverbindung
  • b) 5 bis 95% Masseanteil eines halogenhaltigen Polymers mit einem Masseanteil an Halogen von 5 bis 70%.
  • c) 0,1 bis 25% Masseanteil einer von (i) Magnesiumhydroxid und einem Antimonoxid, (ii) Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder (iii) Magnesiumhydroxid und Zinkstannat gewählten anorganischen Verbindung. Zum Herstellungsprozess gehören Schmelzmischen, nach Möglichkeit zwischen 150 und 250°C, die genannte Acrylverbindung, das genannte halogenhaltige Polymer und die erwähnte anorganische Verbindung.

Die erwähnte Acrylverbindung kann ein Homopolymer oder ein Copolymer (hierzu gehören auch Polymere mit mehr als zwei verschiedenen Grundmolekülen) eines Alkyl(Alk)-Acrylates oder eines Copolymers enthalten, das Acrylnitril enthält, insbesondere ein Copolymer, das Styren und Acrylnitril enthält, wahlweise kombiniert mit anderen Stoffen (insbesondere Polymermaterial).

Enthält die genannte Acrylverbindung ein Alkyl(Alk)-Acrylat, so sollte es sich vorzugsweise um ein Homopolymer oder um ein Copolymer mit mindestens einem C1-C6-Alkyl(C0-C10Alk)-Acrylat handeln und sollte besser noch ein Copolymer sein, das durch Polymerisierung eines Monomergemisches aus 50–90% Masseanteil eines Alkylmethacrylats und 1–50% Masseanteil Alkylacrylat hergestellt wird. Beim Alkylmethacrylat handelt es sich vorzugsweise um ein C1-C4 Alkylmethacrylat, wie z.B. Methylmethacrylat. Bei Alkylacrylat handelt es sich vorzugsweise um ein C1-C4 Alkylacrylat, wie z.B. Methyl-, Ethyl- oder Butylacrylat. Das Molgewicht (Mw) des Akryl(Alk)-Acrylats beträgt nach Möglichkeit mindestens 20 000, vorzugshalber aber mindestens 50 000. Das Molekulargewicht kann 500 00 oder weniger betragen, vorzugsweise 200 000 oder weniger, besserr noch 150 000 oder darunter.

Enthält die genannte Acryl-Zusammensetzung ein Copolymer mit Acrylnitril, so kann es sich dabei um ein Acryl-Styren-Acrylnitril (ASA)-Polymer, Acrylnitril-EPDM-Styren-Polymer (AES), ein Styren-Acrylnitril (SAN)-Polymer, ein Olefin-Styren-Acrylnitril (OSA)-Polymer oder ein Acrylnitril-Butadien-Styren (ABS)-Polymer handeln, wobei ASA, AES und SAN bevorzugt werden.

Geeignete Copolymere, die Acrylnitril enthalten, enthalten zumindest 15% Masseanteil, besser jedoch mindestens 20% Masseanteile, noch besser mindestens 25% Masseanteile, insbesondere jedoch mindestens 30% Massenteile und weniger als 50% Masseanteile, möglichst weniger als 40% und noch besser weniger als 35% Masseanteile Acrylnitril.

Geeignete Copolymere von Acrylnitril enthalten mindestens 40% Masseanteil, besser mindestens 50% Masseanteil, noch besser mindestens 55% Masseanteile und insbesondere mindestens 60% Masseanteile an Styren und weniger als 80% Masseanteile, nach Möglichkeit weniger als 70% und besser noch weniger als 65% Masseanteile an Styren.

Wenn es sich bei dem Acrylnitril enthaltenden genannten Polymer um ein Copolymer handelt, das sowohl Acrylnitril als auch Styren und einen sonstigen Stoff enthält, kann es sich bei dem sonstigen Stoff um Olefin, Acryl oder EPDM handeln. Die Menge des zuletzt genannten Bestandteils kann 0 bis 20% Masseanteil betragen, vorzugsweise aber 0 bis 15%, besser noch 0 bis 10% Masseanteil.

Die Acryl-Zusammensetzung (insbesondere diejenige mit einem Alkyl(Alk)acrylat) kann zwischen 40 und 100 Masseanteil, besser 40–80% Masseanteile eines oben beschriebenen Copolymers enthalten sowie zwischen 0 und 60% Masseanteile, besser 0–40% und noch besser 0–20 Masseanteile eines gummiartigen Copolymers. Unter einem gummiartigen Copolymer verstehen wir Stoffe mit einer Glasumwandlungstemperatur, die unter der Zimmertemperatur liegt, möglichst unter 0°C, z.B. unter –20°C. Wir benutzen außerdem Segmentpolymere mit einem gummiartigen niedrigen Tg-Segment, oft mit härteren, höheren Tg-Segmenten. Diese Stoffe sind bestens bekannt als Zähmacher, zur Verbesserung der Schlagfestigkeit von Acrylwerkstoffen. Zu den geeigneten gummiartigen Copolymeren gehören die Copolymere von Acrylaten, Methacrylaten, Styrenen, Acrylnitrilen bzw. Olefinen (insbesondere Butadien). Beispiele geeigneter Materialien sind Styrene-Butadien-Gummis, Styrene-Olefin-Copolymere, Methacrylat-Butadien-Styrene (MBS)-Terpolymere, Styren-Acrylnitril-Copolymere und Kern-Schale-Teilchen von Alkylacrylaten wie z.B. Butylacrylat und Styren. Zu den bevorzugten Typen der gummiartigen Copolymere gehören die Kern-Schale-Teilchen auf der Basis von Alkylacrylaten, wie in der Patentschrift US-A-5318737 beschrieben.

Bei dem halogenhaltigen Polymer handelt es sich vorzugsweise um ein chlorhaltiges Polymer. Vorzugsweise ist das einzige Halogen im genannten Polymer Chlor. Bei diesem Polymer kann es sich um ein chlorieres Polyolefin, Polyvinyldichlorid, Polyvinylidenchlorid oder chloriertes PVC handeln. Das genannte Polymer wird vorzugsweise von einem Polymer oder Copolymer des Vinylchlorids oder Vinylidenchlorids gewählt. Beim halogenhaltigen Polymer handelt es sich vorzugsweise um Polyvinylchlorid (PVC). Das halogenhaltige Polymer kann Fachleuten bekannte Additive enthalten. Das halogenhaltige Polymer kann zwischen 0 und 20% Masseanteile an Titandioxid- oder Calciumcarbonatfüller oder ein Gemisch von beiden enthalten. Das erwähnte halogenhaltige Polymer kann z.B. Pigmente, Füller, schlagzähmachende Zusatzstoffe, Gleitmittel, UV-Stabilisatoren und VI-Verbesserer enthalten. Das halogenhaltige Polymer enthält geeigneterweise mindestens 75% Masseanteile Polymer, vorzugshalber mindestens 80% Masseanteile, besser mindestens 90% Masseanteile und am besten mindestens 95% Masseanteile. Das genannte halogenhaltige Polymer kann im Wesentlichen aus Polymer bestehen.

Das halogenhaltige Polymer enthält geeigneterweise mindestens 10% Masseanteile, vorzugsweise mindestens 20% Masseanteile, besser mindestens 30% Massenteile und noch besser mindestens 40% Masseanteile, am besten mindestens 50% Masseanteile Halogen, insbesondere Chlor, lässt man Füller und andere Zusatzstoffe (wie z.B. thermische Stabilisierer oder VI-Verbesserer) außer Betracht. Das halogenhaltige Polymer, nach Möglichkeit ohne die zuvor erwähnten Zusatzstoffe, enthält vorzugsweise weniger als 70% Masseanteile, besser weniger als 60% und noch besser weniger als 57% Masseanteile Halogen, insbesondere Chlor. Nach Möglichkeit sollte das genannte halogenhaltige Polymer außer Chlor kein Halogen enthalten.

Der genannte Acrylwerkstoff kann mindestens 10% Masseanteile, vorzugsweise mindestens 20% Masseanteile, besser noch mindestens 25% Masseanteile und am besten mindestens 30% Masseanteile des genannten halogenhaltigen Polymers enthalten. Der genannte Acrylwerkstoff kann 75% Masseanteile oder weniger, vorzugsweise 60% Masseanteile oder weniger, besser noch 50% Masseanteile oder weniger des genannten halogenhaltigen Polymers enthalten.

Das halogenhaltige Polymer ist vorzugsweise mit der Acryl-Zusammensetzung derart kompatibel, dass es ohne große Schwierigkeiten entsprechend der Acrylzusammensetzung schmelzgemischt werden kann.

Der genannte Acrylwerkstoff kann mindestens 15% Masseanteile, geeigneterweise mindestens 24,9% Masseanteile, vorzugsweise mindestens 40% Masseanteile, besser noch mindestens 50% Masseanteile und am besten mindestens 55% Masseanteile der erwähnten Acryl-Zusammensetzung enthalten. Der erwähnte Acrylwerkstoff enthält geeigneterweise 90% Masseanteile oder weniger, vorzugsweise 80% oder weniger, besser 70% Masseanteile oder weniger und am besten 60% Masseanteile oder weniger der Acryl-Zusammensetzung.

Die erwähnte anorganische Zusammensetzung enthält ein von einem Oxid und einem Hydroxid gewähltes Anion. Ein Kation der genannten anorganischen Zusammensetzung wird von Antimon, Zinn, Zink und Magnesium gewählt.

Besser noch wird die anorganische Zusammensetzung von Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder Magnesiumhydroxid und einer Mischung aus Zinkoxid und Zinnoxid (gewöhnlich als Zinkstannat bezeichnet) gewählt.

Der genannte Acrylwerkstoff kann mindestens 0,5% Masseanteil, geeigneterweise mindestens 1% Masseanteile, besser mindestens 2% Masseanteile besser noch mindestens 3% Masseanteile, am besten mindestens 4% Masseanteil der genannten anorganischen Zusammensetzung enthalten. In einigen Fällen kann der genannte Acrylwerkstoff mindestens 5% Masseanteile oder sogar mindestens 8% Masseanteile enthalten. Der genannten Acrylwerkstoff kann weniger als 20% Masseanteile, geeigneterweise 18% Masseanteile oder weniger, vorzugsweise 16% Masseanteil oder weniger, besser 14% Masseanteile oder weniger, am besten 12% Masseanteile oder weniger der genannten anorganischen Zusammensetzung enthalten. Enthält die genannte anorganische Zusammensetzung mehr als eine der beschriebenen Verbindungen, so beziehen sich die zuvor erwähnten Mengen vorzugsweise auf die Summe der Mengen der jeweiligen Verbindungen im erwähnten Acrylwerkstoff.

Allgemein ausgedrückt ist die genannte anorganische Zusammensetzung so zusammengestellt, dass mindestens zwei verschiedene Anionen und zwei verschiedene Kationen des hier beschriebenen Typs verwendet werden. Vorzugsweise enthält die genannte anorganische Zusammensetzung zwei unterschiedliche Verbindungen zur Bereitstellung der genannten beiden verschiedenen Anionen und Kationen. Das Masseverhältnis einer ersten Verbindung zu einer zweiten Verbindung in der anorganischen Zusammensetzung kann mindestens 0,05 betragen, geeigneterweise mindestens 0,1, vorzugsweise mindestens 0,15, besser noch mindestens 0,18 und am besten mindestens 2. Das Verhältnis kann unter 10 liegen, geeigneterweise unter 5, vorzugsweise unter 2,5, besser noch unter 1,0 und am besten bei 0,5 oder darunter. Der Masseanteil der erstgenannten Verbindung des erwähnten Acrylwerkstoffes kann mindestens 0,5, geeigneterweise mindestens 0,75, vorzugsweise mindestens 1,0, besser noch mindestens 1,5 und am besten mindestens 2 betragen. Der Masseanteil der genannten ersten Verbindung kann weniger als 10 betragen, vorzugsweise weniger als 5, besser, 4 oder weniger und am besten 2,5 oder darunter. Der Masseanteil der zweiten Verbindung des erwähnten Acrylwerkstoffes kann mindestens 0,5, geeigneterweise mindestens 1, vorzugsweise mindestens 2,5, besser mindestens 5 und am besten zumindest 7,5 betragen. Der Masseanteil der zweiten Verbindung im genannten Acrylwerkstoff kann weniger als 24,9 betragen, geeigneterweise weniger als 20, vorzugsweise weniger als 15% und am besten 10 oder weniger.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die genannte erste Verbindung ein Oxid von Antimon und die genannte zweite Verbindung Magnesiumhydroxid.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die genannte erste Verbindung Zinkstannat und die genannte zweite Verbindung Magnesiumhydroxid.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung enthält die genannte anorganische Zusammensetzung Zinkstannat, Zinkborat und Magnesiumhydroxid.

Die erwähnte anorganische Zusammensetzung könnte eine zusammengesetzte Verbindung zur Lieferung von mehr als einem Anion oder Kation enthalten. Geeigneterweise enthält die anorganische Verbindung jedoch weniger als 20% Massenanteil, vorzugsweise weniger als 10% Massenanteil, besser weniger als 5% Massenanteil und am besten praktisch keinerlei Anteil der zusammengesetzten Verbindung.

Der Durchmesser von Partikeln durchschnittlicher Masse der genannten anorganischen Zusammensetzung beträgt geeigneterweise weniger als 250 &mgr;m, vorzugsweise weniger als 100 &mgr;m, besser weniger als 50 &mgr;m und am besten weniger als 10 &mgr;m, so dass der Werkstoff eine hohen Oberflächenglanz erhalten kann. In einigen Fällen kann der Durchmesser kleiner sein, so z.B. weniger als 0,1 &mgr;m oder darunter. In diesem Fall können die Partikel klein genug sein, so dass sie das Licht nicht streuen, wenn sie in den Acrylwerkstoff eingebracht werden, was bedeutet, dass Klarsicht-Acrylwerkstoffe hergestellt werden können.

Das Massenverhältnis der genannten Acrylzusammensetzung zum genannten halogenhaltigen Polymer beträgt vorzugsweise zumindest 0,5, besser zumindest 1, am besten mindestens 1.3. Das Verhältnis kann weniger als 10 betragen, geeigneterweise weniger als 5, besser weniger als 3, noch besser weniger als 2 und am besten 1,5 oder darunter.

Das Massenverhältnis der genannten Acrylzusammensetzung zur genannten anorganischen Zusammensetzung kann mindestens 8, vorzugsweise mindestens 10, besser mindestens 12, am besten mindestens 13 betragen. Das Verhältnis kann unter 30 liegen, geeigneterweise unter 25, vorzugsweise unter 20, besser unter 18 und am besten unter 16.

Andere Zusätze wie UV-Stabilisatoren, Farbstoffe, Gleitmittel usw., wie sie allgemein bei Acrylwerkstoffen vorkommen, können im erfindungsgemäßen Acrylwerkstoff vorhanden sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das Verfahren Schmelzmischen mittels Extrusion der anorganischen und der Acryl-Zusammensetzung bei Temperaturen zwischen 150 und 230°C, besser zwischen 180 und 220°C mit anschließender Schmelzmischung mit dem halogenhaltigen Polymer. Das Schmelzmischen mittels Extrusion erfolgt besser mit allen Zusatzstoffen gemeinsam zwischen 150 und 230°C, besser noch zwischen 160 und 200°C, am besten zwischen 170 und 195°C.

Der Acrylwerkstoff kann in Form von Tafeln, Filmen, Pulvern oder Granulat produziert werden. Er kann allein oder als Beschichtungsstoff hergestellt und im letztgenannten Fall auf andere Kunststoffe extrudiert werden, so z.B. auf harte oder schaumartige Formen von ABS-, PVC-, Polystryrol-Polymere einschließlich HIPS- und andere modifizierte Styrenpolymere oder Polyolefine. Der Werkstoff kann auch auf Metalle coextrudiert oder laminiert werden.

Die beschriebenen Werkstoffe in der Form von Tafeln (z.B. extrudierte oder laminierte Tafeln) können mit geeigneten Mitteln warmgeformt oder auf sonstige Weise in die gewünschte Form gebracht werden.

Die Erfindung umfasst einen Acrylwerkstoff mit folgenden Bestandteilen:

  • a) 24,9 bis 94,9% Massenanteil einer Acryl-Zusammensetzung
  • b) 5 bis 75% Massenanteil eines halogenhaltigen Polymers, das 5 bis 70% Massenanteil Halogen enthält;
  • c) 0,1 bis 25% Massenanteil einer von (i) Magnesiumhydroxid und einem Antimonoxid; (ii) Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder (iii) Magnesiumhydroxid und Zinkstannat gewählten anorganischen Zusammensetzung.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Herstellungsverfahren für Acrylwerkstoff bestehend aus:

  • a) 24,9 bis 94,9% Massenanteil einer Acryl-Zusammensetzung
  • b) 5 bis 75% Massenanteil eines halogenhaltigen Polymers, das 5 bis 70% Masseanteile an Halogen enthält.
  • c) 0,1 bis 25% Masseanteile einer von (i) Magnesiumhydroxid und einem Antimonoxid, (ii) Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder (iii) Magnesiumhydroxid und Zinkstannate gewählten anorganischen Zusammensetzung gewählt;
wobei das Verfahren Schmelzmischen durch Extrusion der genannten Acryl-Zusammensetzung und des genannten halogenhaltigen Polymers sowie der genannten anorganischen Zusammensetzung bei 150 bis 250°C umfasst.

Der hier beschriebene Acrylwerkstoff kann in Form von Granulat geliefert werden. Das Granulat lässt sich dann thermisch für eine beliebige Anwendung weiterverarbeiten. Als Alternative kann auch eine feste Form (d.h. Granulat) geliefert werden, welche die genannte Acrylzusammensetzung sowie die genannte anorganische Zusammensetzung enthält, die anschließend mit dem halogenhaltigen Polymer gemischt werden kann. Damit umfasst die Erfindung eine feste Form, welche die genannte Acryl-Zusammensetzung und die genannte anorganische Zusammensetzung umfasst, wobei der angegebene Massenanteil für den genannten Acrylwerkstoff und die genannte anorganische Zusammensetzung „Massenteile" in der genannten festen Form repräsentiert.

Die Erfindung umfasst auch ein flammenhemmendes Bauteil bestehend aus einem Acrylwerkstoff gemäß dem genannten ersten Aspekt oder Herstellungsverfahren nach dem zweiten Aspekt.

Bei dem genannten Bauteil kann es sich um ein coextrudiertes oder laminiertes Bauteil handeln, das den besagten Acrylwerkstoff enthält.

Das besagte Bauteil kann im Bausektor zum Einsatz kommen.

Das vorgenannte Bauteil kann zum Bau eines Gebäudes verwendet werden. Es kann sich dabei um ein massives oder coextrudiertes Bauteil handeln, wie z.B. um Dachkastenbretter, Windbretter, Verblendbretter, Verkleidungstafeln, Außenwandverkleidung, Dachrinnen, Rohre, Fensterläden, Fensterflügel, Fensterbretter, Fensterprofile, Wintergartenprofile, Türfüllungen, Türflügel, Dachtafeln oder Gestaltungselemente.

Das genannte Bauteil kann zum Bau von Fahrzeugen oder in sonstigen Bereichen der Kraftfahrzeugindustrie Verwendung finden – sowohl als Massenware oder als coextrudierter Schichtstoff. Zu derartigen Anwendungen gehören Außenverzierung, Formteile für das Fahrerhaus, Stoßstangen (Kotflügel), Kühlergitter, Heckbleche, Zubehör für Busse, LKW, Lieferwagen, Camper, landwirtschaftliche Fahrzeuge und Personennahverkehrsfahrzeuge oder auch Seitenwandverzierungen.

Das genannte Bauteil kann in Innenräumen angewandt werden, wie z.B. für Badewannen, Wellness-Centers, Duschen, Theken, Badezimmereinrichtungen, Toilettensitze, Haushaltswaren, Spülen, Kühlschrankauskleidungen und Kühlschrankgehäuse. Das erwähnte Bauteil kann im Freien eingesetzt werden, wie z.B. für Einzäunungen, Abfalltonnen, Gartenmöbel, Whirlpools, Schilder und Einfassungen für Schilder, wie z.B. bei Tankstellen. Zu den Anwendungen im Freien gehören auch Bauteile für Gebäude und Autos, die dem Wetter ausgesetzt sind.

Die Erfindung betrifft außerdem auch ein flammenhemmendes Bauteil für eine Anwendung im Freien, die aus einem Acrylwerkstoff entsprechend dem ersten Aspekt besteht oder nach einer Methode entsprechend dem zweiten Aspekt gefertigt wird.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine flammenhemmende Extrusion aus einem Acrylwerkstoff entsprechend dem ersten Aspekt oder die nach einer Methode entsprechend dem zweiten Aspekt gefertigt wird.

Die Erfindung betrifft ferner die Nutzung eines Bauteils im Bausektor bzw. Anwendungen im Freien, bestehend aus einem Acrylwerkstoff entsprechend dem ersten Aspekt bzw. gefertigt nach der Methode des zweiten Aspekts.

Die Erfindung betrifft auch ein Gebäude, das aus einem Bauteil besteht, das aus einem Acrylwerkstoff nach dem ersten Aspekt hergestellt ist bzw. das nach einer Methode nach dem zweiten Aspekt hergestellt wurde.

Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil, das ein Substrat und einen Beschichtungsstoff enthält, von dem mindestens das Substrat oder der Beschichtungsstoff aus einem Acrylwerkstoff nach dem ersten Aspekt besteht oder nach einer Methode des zweiten Aspekts gefertigt wurde.

Der Acrylwerkstoff des ersten Aspekts bzw. ein Bauteil mit einer hier beschriebenen Anwendung kann eine Größe in mindestens einer Richtung von mindestens 1 cm haben, geeigneterweise mindestens 5 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm. Der genannte Werkstoff bzw. das Bauteil kann ein Volumen von mindestens 50 cm3, vorzugsweise mindestens 100 cm3, besser mindestens 500 cm3 und noch besser von mindestens 1000 cm3 haben.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispielen noch ausführlicher beschrieben.

Beispiel 1 – Vorbereitung des Acrylwerkstoffes

Ein Gemisch bestehend aus 40% Masseanteilen weichmacherfreiem PVC (mit einem Gehalt von 5% Titandioxid, 8–10% Calciumcarbonat, 3% VI-Verbesserer und 0,5 bis 1 % thermische Stabilisatoren) und einem 56% Masseanteil eines Copolymers bestehend aus Methylmethacrylat (97%) und Ethylacrylat (3%), 2% Massenanteil Zinkstannat (Flamtard S ex Alcan), 1% Masseanteil Magnesiumhydroxid, 1% Masseanteil Zinkborat und einem UV-Stabilisator (Tinuvin P von Ciba-Geigy) wurde mittels Extrusion bei 190° C in einer unterdruckentgasten Gleichdrall-Doppelschnecke kompoundiert. Der Acrylwerkstoff wurde dann bei 190°C in Tafelform mit einer Nenndicke von 4 mm extrudiert.

Beispiel 2 – Flammenausbreitungsprüfung bei Acrylwerkstoff

Eine Probe der Tafel mit den Abmessungen 885 × 267 mm wurde mit der Flammenausbreitungsprüfung nach BS 476 Teil 7 geprüft. Die Messstrecke, welche die Flammen zurücklegte, wurde entlang einer Referenzlinie gemessen, die sich 100 mm über der Unterkante der Probe befand. In 410 Sekunden brannte die Probe über eine Messstrecke von 600 mm.

Beispiel 3 – Vergleichende Flammenausbreitungsprüfung bei Acryl-Copolymer

Eine Probetafel der Abmessungen 885 × 267 mm aus Acryl-Copolymer, bestehend aus Methylmethacrylat (97%), Ethylacrylat (3%) und einem UV-Stabilisator, wurde mit der Flammenausbreitungsprüfung nach BS 476 Teil 7 geprüft. Bei dieser Probe wurde die 600 mm lange Messstrecke in 240 Sekunden zurückgelegt.

Beispiel 4

Eine Zusammensetzung bestehend aus 54,5% Masseanteil eines standardmäßigen Formpolymers (DiakonTM MG102 beziehbar von Ineos Acrylics), 40% Masseanteil weichmacherfreies PVC, 1% Mg(OH2), 2% Zinkstannat und 2% Zinkborat sowie 0,5% UV-Stabilisatoren (Tinuvin P von Ciba-Geigy) und 0,2% eines thermischen Stabilisators (Irganox 1076 von Ciba-Geigy) wurde schmelzgemischt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Brenneigenschaften der Zusammensetzung und die einer Probe von nicht modifiziertem MG 102 wurden gemessen. Die Wärmeabgaberate wurde mit Hilfe von Kegelkalometrie nach der in ISO 5660 beschriebenen Methode gemessen. Hierzu wurde ein einfallender Wärmestrom von 40 kW/m2 und quadratische Proben der Abmessungen 100 × 100 mm × 4 mm Dicke benutzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2
Beispiel 5 – Vorbereitung von Acrylwerkstoff zur Verwendung in Schichtstoffen mit geschäumtem, weichmacherfreiem PVC

Eine Mischung von 30% Masseanteile weichmacherfreies PVC (von EVC), 50% Masseanteil handelsübliches, schlagzähmodifiziertes Acryl-Formcopolymer mit hohem Schmelzindex, bestehend aus Methylmethacrylat und Ethylacrylat, 2% Masseanteil Zinkstannat, 10% Masseanteil Magnesiumhydroxid, 8% Masse/Masse Farb-Masterbatch (eine 50%ige Pigmentverteilung in Acryl) und einem UV-Stabilisator (Tinuvin P von Ciba-Geigy) wurde mittels Extrusion bei 190°C in einer unterdruckentgaster Gleichdrall-Doppelschnecke gemischt. Der Acrylwerkstoff wurde dann zur Herstellung einer Verkleidungstafel der Nennstärke 6 mm mit einer Dicke von 100 &mgr;m auf geschäumtes, weichmacherfreies PVC coextrudiert.

Beispiel 6 – Flammenausbreitungsprüfung an Acrylschichtstoff auf weichmacherfreiem PVC

Eine Probe der Tafel (885 × 267) des Beispiels 5 wurde mit dem Flammenausbreitungsapparat nach der britischen Norm BS 476 Teil 7 geprüft. Es wurde die Strecke verbrannten Materials entlang einer Referenzlinie von 100 mm über der Unterkannte der Probe gemessen. Nach 90 Sekunden betrug die Strecke weniger als 100 mm und nach 600 Sekunden ebenfalls weniger als 100 mm.

Beispiel 7 – Vergleichende Flammenausbreitungsprüfung zwischen Acryl-Polymer und Schichtstoff aus Acryl und weichmacherfreiem PVC

Eine Verkleidungstafelprobe mit einer Nenndicke von 6 mm (885 × 267 mm), bestehend aus 100 &mgr;m Beschichtungsstoff aus Acryl-Copolymer auf einem geschäumten, weichmacherfreien PVC-Substrat, wurde ebenfalls geprüft. Das Acryl-Copolymer enthielt ein handelsübliches, schlagzähmodifiziertes Acryl-Form-Copolymer mit hohem Schmelzindex aus Methylmethacrylat und Ethylacrylat, UV-Stabilisator und 8% Masse/Masse Farb-Masterbatch (eine 50% Pigmentverteilung in Acryl). Im Flammenausbreitungsapparat nach BS 476 Teil 7 brannte die Probe in 90 Sekunden über mehr als 370 mm und nach 600 Sekunden unter 650 mm.


Anspruch[de]
  1. Ein Acrylstoff mit folgenden Bestandteilen:

    a) 4,9 bis 94,9% Masseanteil einer Acryl-Zusammensetzung;

    b) 5 bis 95% Masseanteil eines halogenhaltigen Polymers mit einem Masseanteil von 5 bis 70% an Halogen;

    c) 0,1 bis 25% Masseanteil anorganische Zusammensetzung ausgewählt aus (i) Magnesiumhydroxid und einem Antimonoxid; (ii) Magnesiumhydroxid und Zinkoxid oder (iii) Magnesiumhydroxid und Zinkstannat.
  2. Ein Acrylstoff nach Anspruch 1, bei dem die Acryl-Zusammensetzung 24,9 bis 94,9% Masseanteile am Acrylwerkstoff beträgt.
  3. Ein Acrylstoff nach Anspruch 1 oder 2, dessen Anteil an halogenhaltigem Polymer 5 bis 75% Masseanteil am Acrylstoffes beträgt.
  4. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte anorganische Zusammensetzung Magnesiumhydroxid und Zinkoxid enthält.
  5. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die anorganische Zusammensetzung Magnesiumhydroxid und Zinkstannat enthält.
  6. Ein Acrylstoff nach Anspruch 5, bei dem die anorganische Zusammensetzung zusätzlich Zinkborat enthält.
  7. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte Acrylzusammensetzung ein Homopolymer oder Copolymer eines Alkyl (Alk)-Acrylats oder ein Copolymer mit Acrylnitril enthält.
  8. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte Acrylzusammensetzung ein Homo- oder Copolymer mit mindestens einem C1-C6Alkylacrylat oder C1-C6Alkyl C1-C10Alkacrylat ist.
  9. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte Acrylzusammensetzung ein Copolymer enthält, das durch Polymerisation eines Monomergemisches hergestellt wurde, das 50–90% Masseanteil eines Alkylmethacrylates und 1–50% Masseanteil eines Alkylacrylats enthält.
  10. Ein Acrylstoff nach Anspruch 7, bei dem die Acrylzusammensetzung aus einem Copolymer mit mindestens 15% Masseanteil an Acrylnitril besteht.
  11. Ein Acrylstoff nach Anspruch 10, bei dem das genannte Copolymer Acrylnitril enthält, das von einem Acryl-Styren-Acrylnitril (ASA)-Polymer, einem Acrylnitril-EPDM-Styren (AES)-Polymer, Styren-Acrylnitril (SAN)-Polymer, einem Olefin-Styren-Acrylnitril (OSA)-Polymer oder Acrylnitril-Butadien-Styren (ABS)-Polymer gewählt wurde.
  12. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte Acrylzusammensetzung 20–60% Masseanteil eines gummiartigen Copolymers enthält.
  13. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte halogenhaltige Polymer ein Polymer oder Copolymer von Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid ist.
  14. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte halogenhaltige Polymer mindestens 10% Masseanteil Halogen enthält.
  15. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte halogenhaltige Polymer außer Chlor kein anderes Halogen enthält.
  16. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, der mindestens 10% Masseanteil und 75% Masseanteil oder weniger des genannten halogenhaltigen Polymers enthält.
  17. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte Acrylmaterial mindestens 30% Masseanteil und 90% Masseanteil oder weniger der genannten Acrylzusammensetzung enthält.
  18. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, der mindestens 0,5% Masseanteil der genannten anorganischen Zusammensetzung enthält.
  19. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis der Masse der genannten Acrylzusammensetzung zum genannten halogenhaltigen Polymer mindestens 0,5 und weniger als 10 beträgt.
  20. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis der Masse der genannten Acrylzusammensetzung zur genannten anorganischen Zusammensetzung mindestens 8 und weniger als 30 beträgt.
  21. Ein Acrylstoff nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Acrylstoff die Form von Tafeln, Folien, Pulver oder Granulat besitzt.
  22. Ein flammenhemmendes Bauteil aus Acrylstoff für den Bausektor entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüchen.
  23. Ein flammenhemmendes Bauteil für das Bauwesen gemäß Anspruch 22, bei dem das Bauteil aus Vollmaterial hergestellt ist oder coextrudiert wurde.
  24. Ein Gebäude, das ein Bauteil enthält, das aus einem Acrylstoff gemäß Ansprüche 1 bis 21 hergestellt ist.
  25. Ein Bauteil, das ein Substrat und einen Beschichtungsstoff enthält, bei dem mindestens ein Teil, entweder das Substrat oder der Beschichtungsstoff aus Acrylstoff gemäß Ansprüche 1 bis 21 besteht.
  26. Ein Verfahren zur Herstellung von Acrylstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 21, die sich des Schmelzmischens der genannten Acrylzusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 21, der genannten halogenhaltigen Polymer gemäß Ansprüchen 1 bis 21 und der genannten anorganischen Zusammensetzung gemäß Ansprüche 1 bis 21 bedient.
  27. Ein Verfahren nach Anspruch 26 bei dem das Verfahren Schmelzmischen durch gemeinsames Extrudieren der anorganischen Zusammensetzung und der Acrylzusammensetzung bei einer Temperatur zwischen 150°C und 230°C mit anschließendem Schmelzmischen mit dem halogenhaltigen Polymer beinhaltet.
  28. Verwendung eines Acrylstoffes gemäß Definition in einem der Ansprüche 1 bis 21 als flammhemmendem Bestandteil, insbesondere als flammhemmendem Bauteil im Bauwesen.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






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