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Die Erfindung betrifft Aminoplasterzeugnisse verbesserter Flexibilität sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Erzeugnisse aus Aminoplasten wie Melamin-Formaldehyd-Harzen oder Melamin-Harnstoff- Formaldehyd-Harzen [Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (1987), Vol. A2,130-131] sind bekannt. Von Nachteil bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Melaminharzen ist die schwierige Verarbeitbarkeit nach üblichen thermoplastischen Verarbeitungsverfahren wie Extrusi- on, Spritzguss oder Blasformen sowie deren geringe Flexibilität.
Niedermolekulare Melaminharz-Vorkondensate besitzen eine zu geringe Schmelzviscosität für diese Verarbeitungsverfahren und können zu Erzeugnissen lediglich als hochgefüllte Formmassen bei langen Zykluszeiten unter Härtung der Erzeugnisse verarbeitet werden (Woebcken, W., Kunst- stoff-Handbuch Bd. 10 "Duroplaste", Carl Hanser Verl. München 1988, S. 266-274). Melaminharz- erzeugnisse in Form von Fasern, Schäumen oder Beschichtungen können auf Grund der niedrigen Schmelzviscosität der Melaminharzvorkondensate nur ausgehend von Lösungen der Melaminharz- vorkondensate unter Aushärtung während der Formgebung hergestellt werden.
Bekannte Verfahren zur Verbesserung der Flexibilität von Melaminharzerzeugnissen sind der Zusatz von Polyvinylalkohol bei der Herstellung von Melaminharzfasern durch Verspinnen aus Lösung (DE 23 64 091 B2) oder der Einsatz von Melaminharzen, die mit Alkylendiaminen, Alkoxy- alkylaminen bzw. Dicyandiamid modifiziert sind, bei der Herstellung von Post-Forming-Laminaten (WO 96 30 422 A1 ). Bei der Herstellung der Erzeugnisse verbesserter Flexibilität werden jedoch Melaminharzlösungen eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind Aminoplasterzeugnisse verbesserter Flexibilität, die durch thermoplastische Verarbeitungsverfahren hergestellt werden können.
Die erfindungsgemässe Aufgabe wurde durch Aminoplasterzeugnisse gelöst, die erfindungs- gemäss Erzeugnisse auf Basis von Aminoplast-Formmassen sind, die aus Mischungen aus schmelzbaren 20- bis 1000-Kern-Polytriazinethern bestehen, wobei in den Polytriazinethem die Triazinsegmente
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R2 = H, C1-C7-Alkyl; R3 = C1-C18- Alkyl, H;
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wobei n = 1 bis 200; - Siloxangruppen enthaltende Sequenzen des Typs
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r = 1 bis 70 ; = 1 bis 70 und y = 3 bis 50 bedeuten; - Siloxangruppen enthaltende Polyethersequenzen des Typs
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wobei R2 = H;
C1-C4-Alkyl und y = 3 bis 50 bedeuten; - Sequenzen auf Basis von Alkylenoxidaddukten des Melanins vom Typ
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Struktur verknüpft sind, wobei in den Polytriazinethern das Molverhältnis der Substituenten R3 : R4 = 20 : bis 1 :
20beträgt, der Anteil der Verknüpfungen der Triazinsegmente durch Brückenglieder -NH-CHR3-O-R4-O-
CHR3-NH- 5 bis 95 Mol% beträgt, und wobei die Aminoplast-Formmassen bis zu 75 Masse% Füllstoffe und/oder Adsorbermateri- alien, bis zu 50 Masse% weitere reaktive Polymere vom Typ Ethylen-Copolymere, Maleinsäu- reanhydrid-Copolymere, modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Poly(meth)acrylate,
Polyamide, Polyester und/oder Polyurethane, bis zu 20 Masse% Diole des Typs HO - R4 - OH, sowie bis zu 5 Masse% Stabilisatoren, UV-Absorber, Härter und/oder Hilfsstoffe, enthalten kön- nen.
Bevorzugt sind die Aminoplasterzeugnisse durch Schmelzeverarbeitung hergestellte Halbzeu- ge, insbesondere Platten, Rohre, Profile, Beschichtungen, Schaumstoffe oder Fasern, oder Form- stoffe, insbesondere Spritzgussteile, oder aus Fasern nach der Wickel-, Flecht- oder Pultrusions- technik und nachfolgender Harzimprägnierung hergestellte Bauteile.
In den Aminoplast-Formmassen, die die Basis der erfindungsgemässen Aminoplasterzeug-
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nisse bilden, werden als Polytriazinether in den Mischungen Polytriazinether mit R2 = H bevorzugt.
Die Mischungen aus Polytriazinethern in den Aminoplast-Formmassen können Gemische aus Polytnazinethern mit gleichem oder unterschiedlichem Substituent
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sein.
Die in den Aminoplasterzeugnissen enthaltenen Füllstoffe bzw. Adsorbermaterialien sind be- vorzugt AI203, Al(OH)3, Si02, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Glaskugeln, Kieselerde, Glimmer, Quarzmehl, Schiefermehl, Mikrohohlkugeln, Russ, Talkum, Schichtsilikate, Molekularsiebe, Ge- steinsmehl, Holzmehl, Cellulose, Cellulosederivate. Besonders bevorzugt als Füllstoffe werden Schichtsilikate vom Typ Montmorillonit, Bentonit, Kaolinit, Muskovit, Hectorit, Fluorhectorit, Kane- mit, Revdit, Grumantit, llerit, Saponit, Beidelit, Nontronit, Stevensit, Laponit, Taneolit, Vermiculit, Halloysit, Volkonskoit, Magadit, Rectorit, Kenyait, Sauconit, Borfluorphlogopite und/oder syntheti- sche Smectite.
Als Adsorbermaterial werden Schichtsilikate vom Typ Montmorillonit, Bentonit und Hectorit, Molekularsiebe des Typen A, X, Y, besonders 5A, Adsorber auf Siliciumdioxidbasis, Mikrohohlkugeln, Cellulose und/oder Cellulosederivate besonders bevorzugt.
Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Ethylen-Copolymere, die in den Aminoplasterzeugnis- sen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind teilverseifte Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymere, Ethylen-Hydroxy-ethylacrylat-Copolymere oder Ethylen-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymere.
Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Maleinsäureanhydrid-Copolymere, die in den Amino- plasterzeugnissen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind C2-C20-Olefin - Maleinsäure-
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enthaltenen sein können, sind Ethylen, Propylen, Buten-1, Isobuten, Diisobuten, Hexen-1, Octen-1, Hepten-1, Penten-1, 3-Methylbuten-1 , 4-Methylpenten-1, Methylethylpenten-1, Ethylpenten-1,
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Copolymeren enthaltenen sein können, sind Styren, a-Methylstyren, Dimethylstyren, Isopropenyl- styren, p-Methylstyren und Vinylbiphenyl.
Die in den Aminoplasterzeugnissen gegebenenfalls enthaltenen modifizierten Maleinsäurean- hydrid-Copolymere sind bevorzugt partiell oder vollständig veresterte, amidierte bzw. imidierte Maleinsäureanhydrid-Copolymere.
Besonders geeignet sind modifizierten Copolymere aus Maleinsäureanhydrid und C2-C20-0
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Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Poly(meth)acrylate, die in den Aminoplasterzeugnis- sen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind Copolymere auf Basis von funktionellen unge- sättigten (Meth)acrylatmonomeren wie Acrylsäure, Hydroxyethylacrylat, Glycidylacrylat, Methacryl- säure, Hydroxybutylmethacrylat, oder Glycidylmethacrylat und nichtfunktionellen ungesättigten (Meth)acrylatmonomeren wie Ethylacrylat, Butylacrylat, Ethythexylacrylat, Methylmethacrylat,
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mere auf Basis Methacrylsäure, Hydroxyethylacrylat, Methylmethacrylat und Styren.
Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Polyamide, die in den Aminoplasterzeugnissen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind Polyamid, Polyamid-6,6, Polyamid-11, Polyamid-12, Polyaminoamide aus Polycarbonsäuren und Polyalkylenaminen sowie die entsprechenden metho- xylierten Polyamide.
Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Polyester, die in den Aminoplasterzeugnissen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind Polyester mit Molmassen von 2000 bis 15000 aus gesät-
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tigten Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure und/oder Bemsteinsäure, ungesättigten Dicarbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure und/oder Itakonsäure und Diolen wie Ethylenglycol, Butandiol, Neopentylglycol und/oder Hexandiol. Bevorzugt werden verzweigte Polyester auf Basis von Neopentylglycol, Trimethylolpropan, Isophthalsäure und Azelainsäure.
Beispiele für reaktive Polymere vom Typ Polyurethane, die in den Aminoplasterzeugnissen bis zu 50 Masse% enthalten sein können, sind unvernetzte Polyurethane auf Basis von Toluylendiiso- cyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Butandiisocyanat und/oder Hexandiisocynat als Diisocyanat- komponenten und Butandiol, Hexandiol und/oder Polyalkylenglycolen als Diolkomponenten mit Molmassen von 2000 bis 30000.
In den erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnissen können bis zu 20 Masse% Diole des Typs HO - R4 - OH enthalten sein.
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(CH2)2-8-ln- ist, sind Ester und Polyester auf Basis gesättigter Dicarbonsäuren wie Terephthalsäure, Isophthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure und Diolen wie Ethylenglycol, Butandiol, Neopen- tylglycol und/oder Hexandiol. Als Ester wird Bis(hydroxyethyl)-terephthalat bevorzugt.
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(CH2)2-8-]n ist, sind Polyester auf Basis gesättigter Dicarbonsäuren wie Adipinsäure und/oder Bern- steinsäure, ungesättigter Dicarbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure und/oder Itakonsäure und Diolen wie Ethylenglycol, Butandiol, Neopentylglycol und/oder Hexandiol.
Beispiele für Diole vom Typ HO-R4-OH, wobei R4 = Siloxangruppen enthaltende Sequenzen des Typs
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bedeuten, sind 1,3-Bis(hydroxybutyl)tetramethyldisiloxan und 1,3-Bis(hydroxyoctyl)tetraethyldisi- loxan.
Beispiele für Polyestersequenzen mit Siloxangruppen enthaltende Diole vom Typ HO-R4-OH,
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r = 1 bis 70 ; = 1 bis 70 und y = 3 bis 50 bedeuten;
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säuren wie Terephthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure, aliphatischer C2-C12-Alkylendicarbon- säuren wie Adipinsäure, Maleinsäure oder Pimelinsäure, Diolen wie Ethylenglycol, Butandiol, Neopentylglycol oder Hexandiol und Siloxanen wie Hexamethyldisiloxan oder a,w-Dihydroxypoly- dimethylsiloxan.
Beispiele für Siloxangruppen enthaltende Polyetherdiole HO-R4-OH, bei denen R4 Polyetherse- quenzen des Typs
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wobei R2 = H; C,-C4-Alkyl und y = 3 bis 50 ; sind Polyetherdiole auf Basis von Siloxanen wie Hexamethyldisiloxan oder a,w-Dihydroxypoly- dimethylsiloxan und Alkylenoxiden wie Ethylenoxid oder Propylenoxid.
Beispiele für Diole auf Basis von Alkylenoxidaddukten des Melamins vom Typ 2-Amino-4,6-
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Propylenoxid.
Beispiele für Phenoletherdiole auf Basis zweiwertiger Phenole und C2-C8-Diolen vom Typ
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Diphenylolpropan.
Beispiele für geeignete Stabilisatoren und UV-Absorber, die in den Aminoplasterzeugnissen bis zu 2 Masse% enthalten sein können, sind Piperidinderivate, Benzophenonderivate, Benzotriazol- derivate, Triazinderivate und/oder Benzofuranonderivate.
Die Aminoplasterzeugnisse verbesserter Flexibilität werden erfindungsgemäss nach einem Verfahren hergestellt, bei dem Aminoplast-Formmassen, die aus Mischungen aus schmelzbaren 20- bis 1000-Kern-Polytriazinethem bestehen, wobei in den Polytriazinethem die Triazinsegmente
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wobei n = 1 bis 200; - Siloxangruppen enthaltende Sequenzen des Typs
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r = 1 bis 70 ; = 1 bis 70 und y = 3 bis 50 bedeuten; - Siloxangruppen enthaltende Polyethersequenzen des Typs
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wobei R2 = H; C1-C4-Alkyl und y = 3 bis 50 bedeuten; - Sequenzen auf Basis von Alkylenoxidaddukten des Melamins vom Typ
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Struktur verknüpft sind, wobei in den Polytriazinethem das Molverhältnis der Substituenten R3 :
R4 = 20 :1 bis 1 :20 be- trägt, der Anteil der Verknüpfungen der Triazinsegmente durch Brückenglieder -NH-CHR3-O-R4-O-
CHR3-NH- 5 bis 95 Mol% beträgt, und wobei die Aminoplast-Formmassen bis zu 75 Masse% Füllstoffe und/oder Adsorbermateri- alien, bis zu 50 Masse% weitere reaktive Polymere vom Typ Ethylen-Copolymere, Maleinsäu- reanhydrid-Copolymere, modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Poly(meth)acrylate,
Polyamide, Polyester und/oder Polyurethane, bis zu 20 Masse% Diole vom Typ HO - R4 - OH sowie bis zu 5 Masse% Stabilisatoren, UV-Absorber, Härter und/oder Hilfsstoffe, enthalten kön- nen,
in kontinuierlichen Knetem bei Massetemperaturen von 105 bis 260 C und Verweilzeiten von 2 bis 12 min aufgeschmolzen werden und unter Aushärtung der Polytriazinether nach üblichen Verarbei- tungsverfahren für thermoplastische Polymere
A) als Schmelze auf einen Glättwerk aufgegeben und als Platte über Transportbänder abgezo- gen und geschnitten oder auf Flächenbahnen aus Metallfolien, Kunststoffolien, Papierbahnen
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oder Textilbahnen aufgesiegelt und als Mehrkomponentenverbunde abgezogen und konfektio- niert werden, oder
B) über eine Profildüse ausgetragen und als Profil oder Plattenmaterial abgezogen, geschnitten und konfektioniert werden, oder
C) über eine Ringdüse ausgetragen, unter Einpressen von Luft als Rohr abgezogen, geschnit- ten und konfektioniert werden, oder
D)
nach Eindosierung von Treibmitteln über eine Breitschlitzdüse ausgetragen und als ge- schäumtes Plattenmaterial abgezogen werden, oder
E) über die Breitschlitzdüse einer Rohrbeschichtungsanlage ausgetragen und schmelzflüssig auf das rotierende Rohr aufgesiegelt werden, oder
F) in Spritzgussmaschinen, bevorzugt mit Dreizonenschnecken einer Schneckenlänge von 18 bis 24 D, hohen Einspritzgeschwindigkeiten und bei Werkzeugtemperaturen von 70 bis 150 C, zu Spritzgussformteilen verarbeitet werden, oder
G) in Schmelzespinnanlagen mittels Schmelzepumpe durch das Kapillarwerkzeug in den Blas- schacht extrudiert und als Fäden abgezogen oder nach dem Melt-Blow-Verfahren als Fasern abgetrennt, oder als Schmelze nach dem Rotationsspinnverfahren in eine Scherfeldkammer mit organischen Dispergiermitteln unter Bildung von Faserfibriden ausgetragen,
und in Nach- folgeeinrichtungen weiterverarbeitet werden, oder
K) zur Schmelzeimprägnierung von nach dem Wickelverfahren, Flechtverfahren oder Pultrusi- onsverfahren hergestellter Bauteilrohlinge eingesetzt werden, und die Erzeugnisse gegebenenfalls zur vollständigen Aushärtung einer thermischen Nachbe- handlung bei Temperaturen von 180 bis 280 C und Verweilzeiten von 20 bis 120 min unterzo- gen werden.
Die bei dem Verfahren zur Herstellung von Aminoplasterzeugnissen verwendeten Aminoplast- Formmassen können in Form von zylindrischen, linsenförmigen, pastillenförmigen oder kugelförmi- gen Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 bis 8 mm eingesetzt werden.
Die in den Aminoplast-Formmassen enthaltenen Mischungen aus schmelzbaren 20- bis 1000- Kern-Polytriazinethem lassen sich durch Veretherung von methylolierten Aminotriazinen mit C1-C4- Alkoholen, partielle Umetherung der Aminotriazinether mit Diolen vom Typ H-O-R4-O-H und/oder partielle Umsetzung mit Bisepoxiden vom Typ
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wobei
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n = 1 bis 200, Siloxangruppen enthaltende Polyestersequenzen oder Polyethersequenzen, Sequenzen auf Basis von Alkylenoxidaddukten des Melamins, Phenolethersequenzen auf Basis zweiwertiger Phenole und Diolen,
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bedeuten, und nachfolgendes Schmelzekneten der Aminotriazinether herstellen. Neben Diolen können als mehrwertige Alkohole auch drei- und/oder vierwertige Alkohole eingesetzt werden.
Bevorzugt werden bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse Amino- plast-Formmassen eingesetzt, bei denen die darin enthaltenen Polytriazinether 30- bis 300-Kem- Polytriazinether sind.
Mit besonderem Vorteil werden bei der Herstellung von Aminoplasterzeugnissen verbesserter Flexibilität Aminoplast-Formmassen eingesetzt, bei denen die darin enthaltenen Polytriazinether Polytriazinether mit R2 = H sind.
Bevorzugt sind die bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoptasterzeugnisse in den eingesetzten Aminoplast-Formmassen enthaltenen Härter schwache Säuren vom Typ
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- blockierte Sulfonsäuren, - aliphatische C4-C18-Carbonsäuren, - Alkalisalze oder Ammoniumsalze der Phosphorsäure,
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oder anorganischen Säuren,
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- Anhydride, Halbester oder Halbamide von C4-C2o-Dicarbonsäuren, - Halbester oder Halbamide von Copolymeren aus ethylenisch ungesättigten C4-C20-Dicar- bonsäureanhydriden und ethylenisch ungesättigten Monomeren vom Typ C2-C20-Olefine und/oder C8-C20-Vinylaromaten, und/oder
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tischen oder alkylaromatischen Carbonsäuren sowie anorganischen Säuren vom Typ Salz- säure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure.
Die in den eingesetzten Aminoplast-Formmassen als Härter enthaltenen schwachen Säuren können bei der Rezepturierung der Aminoplast-Formmassen und/oder nach dem Aufschmelzen der Aminoplast-Formmassen vor der Ausformung zum Halbzeug bzw. Formstoff zugesetzt werden.
Beispiele für blockierte Sulfonsäuren als Härter bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse sind Benzilmonoxim-tosylat, a-Cyclohexylsulfonyl-oxyimi-no-phenylessig- säureethylester, Acetonoxim-p-benzoylbenzolsulfonat, a-(4-Nitro-benzol-sulfonyloxyimino)benzyl- cyanid, 2-Nitrobenzylsulfonat und 2-Methylsulfonyloxyimino-4-phenyl-but-3-ennitril.
Beispiele für aliphatische C4-C18-Carbonsäuren als Härter bei der Herstellung der erfindungs- gemässen Aminoplasterzeugnisse sind Buttersäure, Capronsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Ölsäure.
Beispiele für Alkalisalze oder Ammoniumsalze der Phosphorsäure als Härter, die bei der Her- stellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse in den eingesetzten Aminoplast-Form- massen enthalten sind, sind Ammoniumhydrogenphosphat, Natriumpolyphosphat und Kalium- hydrogenphosphat.
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säuren oder anorganischen Säuren als Härter bei der Herstellung der erfindungsgemässen Amino- plasterzeugnisse sind Dibutylphthalat, Phthalsäurediglycolester und/oder Trimellithsäureglycol- ester.
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Härter bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse sind Melaminformiat, Melamincitrat und/oder Acetoguanaminbutyrat.
Beispiele für Anhydride, Halbester oder Halbamide von C4-C2o-Dicarbonsäuren als Härter bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse sind Maleinsäureanhydrid, Mono-
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säuremonooctylamid oder Maleinsäuremonostearylamid.
Beispiele für Halbester oder Halbamide von Copolymeren aus ethylenisch ungesättigten C4-C2o-Dicarbonsäureanhydriden und ethylenisch ungesättigten Monomeren vom Typ C2-C20- Olefine und/oder C8-C20-Vinylaromaten als Härter bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aminoplasterzeugnisse sind Halbester oder Halbamide von Copolymeren aus Maleinsäureanhydrid und C3-C8-a-Olefinen vom Typ Isobuten, Diisobuten und/oder 4-Methylpenten und/oder Styren mit
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C6-C14-aromatischen oder alkylaromatischen Carbonsäuren sowie anorganischen Säuren vom Typ Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure als Härter bei der Herstellung der erfindungsge- mässen Aminoplasterzeugnisse sind Ethanolammmoniumchlorid, Triethylammoniummaleat, Diethanolammoniumphosphat und/oder Isopropylammonium-p-toluolsulfonat.
Beispiele für geeignete Hilfsstoffe, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Aminopiasterzeugnissen eingesetzt werden können, sind Verarbeitungshilfsmittel wie Calcium- stearat, Magnesiumstearat und/oder Wachse.
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Für die Herstellung von Aminoplasterzeugnissen, die Füllstoffe, Adsorbermaterialien, weitere reaktive Polymere, Diole, Stabilisatoren, UV-Absorber und/oder Hilfsstoffe enthalten, können Form- massen eingesetzt werden, in denen diese Komponenten bereits enthalten sind, oder die Kompo- nenten werden bei der Verarbeitung der Aminoplast-Formmassen zu Aminoplasterzeugnissen zugesetzt.
Für das Aufschmelzen der Aminoplast-Formmassen bei der Herstellung der Aminoplaster- zeugnisse sind als kontinuierliche Kneter Extruder mit Kurzkompressionsschnecken oder Dreizo- nenschnecken mit UD = 20-40 geeignet. Bevorzugt werden 5-Zonen-Schnecken mit Einzugszone, Kompressionszone, Scherzone, Dekompressionszone und Homogenisierungszone. Schnecken mit Schnittiefen von 1 : bis 1 : sind bevorzugt geeignet. Besonders günstig ist die Zwischen- schaltung von statischen Mischern oder Schmelzepumpen zwischen Zylinder und Düse.
Günstige Massetemperaturen für die aufgeschmolzenen Aminoplast-Formmassen bei der Ver- arbeitung nach der Glättwerktechnologie zu Aminoplasterzeugnissen in Form von Platten oder Beschichtungen oder bei der Herstellung von Platten, Profilen oder Rohren durch Austrag aus einer Profildüse liegen im Bereich von 140 bis 220 C.
Bei der Herstellung von geschäumtem Plattenmaterial als Aminoplasterzeugnis durch Austrag über eine Breitschlitzdüse können Aminoplast-Formmassen eingesetzt werden, die gasabspalten- de Treibmittel wie Natriumhydrogencarbonat, Azodicarbonamid, Zitronensäure/Bicarbonat- Treibsysteme und/oder Cyanursäuretrihydrazid enthalten, oder in die Schmelze werden vor dem Austrag leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Isopentan, Propan und/oder Isobutan, oder Gase wie Stickstoff, Argon und/oder Kohlendioxid dosiert. Günstige Düsentemperaturen für den Austrag der Treibmittel-enthaltenden Schmelze sind 135 bis 185 C. Bevorzugte Schaumdichten der geschäumten Aminoplasterzeugnisse liegen im Bereich von 10 bis 500 kg/m2.
Für die Extrusionsbeschichtung von Metallrohren sind Massetemperaturen der Schmelzen aus Aminoplast-Formmassen von 145 C bis 210 C und eine Vorwärmung des Rohrmaterials auf 120 bis 160 C erforderlich.
Vorzugsweise werden bei der Herstellung von Aminoplast-Spritzgusserzeugnissen Spritz- gussmaschinen mit Spritzeinheiten eingesetzt, die Dreizonenschnecken mit einer Schneckenlänge von 18 bis 24 D besitzen. Die Einspritzgeschwindigkeit bei der Herstellung der durch Spritzgiessen erzeugten Formteilerzeugnisse soll möglichst hoch eingestellt werden, um Einfallstellen und schlechte Bindenähte auszuschliessen. Bevorzugte Schmelzetemperaturen liegen im Bereich von 170 bis 260 C
Bei der Herstellung von Fasererzeugnissen aus Aminoplasten werden zur gleichmässigen Schmelzedosierung der im Plastifizierextruder aufgeschmolzenen Formmassen über den Schmel- zeverteiler zum Kapillarwerkzeug bevorzugt Diphenyl-beheizte Schmelzepumpen für die auf 170-250 C erhitzten Schmelzen eingesetzt.
Die Herstellung von Filamentgarnen als Aminoplasterzeugnisse kann in Kurzspinnanlagen durch Abzug der Fäden mit Hilfe schnelllaufender Galetten mit Fadenabzugsgeschwindigkeiten auf 60 bis 450 m/min und Weiterverarbeitung in Nachfolgeeinrichtungen aus Härtungskammer, Reck- einrichtung und Wickler erfolgen.
Fasern oder Vliese als Aminoplasterzeugnisse können ebenfalls nach dem Melt-Blow- Verfahren durch Applizierung eines hocherhitzten Luftstroms um die Kapillardüsenöffnungen bei der Extrusion der Fäden aus dem Kapillarwerkzeug in den Blasschacht hergestellt werden. Der Luftstrom verstreckt den geschmolzenen Faden unter gleichzeitiger Zerteilung in viele Einzelfäser- chen mit Faserdurchmessern von 0,5 bis 12 um. Eine Weiterverarbeitung der auf dem Siebtrans- portband abgelegten Fasem zu Vliesen kann durch Applikation von Thermobondier- oder Vemade- lungsprozessen zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit und Dimensionsstabilität erfolgen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Aminoplasterzeugnissen erfolgt die Herstellung von Faserfibriden aus den Aminoplastformmassen bevorzugt durch - Eintrag der Schmelze über Eintragsdüsen bei Schmelzetemperaturen von 160 bis 220 C in eine Scherfeldkammer, die auf 150 bis 210 C erhitzte hochsiedende organische Disper- giermittel, bevorzugt Paraffinöl oder Motorenöl, enthält, wobei in die Scherfeldkammer saure
Gase, bevorzugt Chlorwasserstoff oder Schwefeldioxid, eingeleitet werden, und wobei der aus der Eintragsdüse austretende Schmelzestrang durch das vom Rotor verwirbelte Öl un- ter Faserbildung verstreckt und zerteilt wird,
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- Überführung der Dispersion der gebildeten Faserfibride in organischen Dispergiermitteln in einen Siebabscheider unter gleichzeitiger Extraktion der hochsiedenden Dispergiermittel mit niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen, bevorzugt Hexan oder Heptan, - Austrag des Faserfibrid-Kurzfaservlieses und gegebenenfalls thermische Nachvernetzung des Kurzfaservlieses bei Temperaturen von 190 bis 240 C und Verweilzeiten von 40 bis
120 min, erfolgt.
Aminoplasterzeugnisse in Form von rotationssymmetrischen Bauteilen nach dem Wickelverfah- ren, in Form komplexer Bauteile nach der Rundflechttechnik oder von Profilen nach der Pultrusi- onstechnik lassen sich durch Tränkung der Faserrohlinge in Form von Rohren, Fittings, Behältern oder Profilen mit der Schmelze der Aminoplast-Formmasse herstellen.
Die Härte und Flexibilität der hergestellten Erzeugnisse wird durch den Gehalt der Brücken- glieder zwischen den Triazinsegmenten, Art und Molmasse des Substituenten R4 in den Brücken- gliedern, den Anteil linearer Verknüpfungen zwischen den Triazinsegmenten sowie weiterhin durch den Anteil von längerkettigen Substituenten an den Triazinsegmenten bestimmt, die aus der Um- setzung mit C5-C18-Alkoholen resultieren. Je höher der Anteil und die Molmasse der Brückenglie- der, der Anteil der linearen Triazinsegment-Verknüpfungen und der Anteil an längerkettigen Substi- tuenten, um so höher ist die Flexibilität der hergestellten Aminoplasterzeugnisse.
Die Aminoplasterzeugnisse verbesserter Flexibilität werden bevorzugt für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Flammfestigkeit und Wärmebeständigkeit im Bauwesen, Maschinenbau und Fahrzeugindustrie, insbesondere in Form von Schaumplatten als Isolationsbauteile, in Form von Platten als Verkleidungselemente, in Form von Rohren und Hohlprofilen in der Lüftungstech- nik, in Form von Spritzgussteilen als Funktionsteile sowie in Form von Fasern insbesondere zur Herstellung von Elektroisolationspapieren, Feuerschutzkleidung, Kleidung für hohe Arbeitstempe- raturen, Brandschutzdecken, Filtervliesen, Filzen für Papiermaschinen sowie Fahrzeug- bzw.
Maschinen-Isolationsabdeckungen, sowie in Form komplexer Bauteile, Behälter oder Profile nach dem Wickel-, Flecht- oder Pultrusionsverfahren eingesetzt.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:
Beispiel 1
Herstellung von Verbundkunststoffen
1. 1 Herstellung der Formmasse aus Polytriazinethern
Für die Herstellung des Polytriazinethers wird als verethertes Melamin-Formaldehyd- Vorkondensat 2,4,6-Tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazin und als Diol der Ethylenglycol-Diether von Bisphenol A (Simulsol BPLE, Seppic SA, Frankreich) eingesetzt.
Die Umetherung und weitere Kondensation zum Polytriazinether findet bei 200 C im Labor- extruder GL 27 D44 mit Vacuumentgasung (Leistritz) bei einem Temperaturprofil von
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lichen Verweilzeit von 2 bis 3 min statt. Die Extruderdrehzahl beträgt 150 min-1 In die Einzugszone des Extruders werden 2,4,6-Tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazin mit 1,38 kg/h und der Ethylen- glycol-Diether von Bisphenol A mit 1,13 kg/h mittels Seitenstromdosierung gravimetrisch dosiert.
Der aus dem Extruder austretende Strang des Polytriazinethers wird in einem Granulator geschnit- ten.
Die durch GPC ermittelte Molmasse des Polytriazinethers beträgt 1800. Der Gehalt an nicht- umgesetztem Simulsol BPLE nach HPLC-Analyse (Lösung in THF, UV-Detektion mit externem Standard) beträgt 14 Masse%. Der Anteil der-OCH3-Gruppen im Polytriazinether (Ermittlung durch GC-Analyse nach Spaltung des Polytriazinethers mit Mineralsäure) beträgt 14,5 Masse%. Die Viscosität bei 140 C liegt bei 800 Pa.s.
1.2 Herstellung von Prepregs und 3D-Profil-Laminaten
Die Herstellung der Prepregs erfolgt über eine Bepulverung von Cellulosevliesen (120 g/m2,
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Lenzing AG, Österreich) mit dem fein vermahlenen Polytriazinether nach 1. 1 (mittlerer Partikel- durchmesser 0,1 mm) mit anschliessender Aufschmelzung des Pulvers im Infrarotstrahlerfeld bei ca. 150 C. Die so hergestellten Prepregs besitzen einen Harzauftrag von ca. 50%.
Die Prepregs werden auf eine Grösse von 30x20 cm zugeschnitten. Zur Herstellung eines Formteils mit gebogenen Kanten im Sinne eines U-Profils werden 3 Prepregs plus ein unbehandel- tes Cellulosevlies als Oberseite übereinander in eine auf 150 C vorgeheizte Pressform (30x20cm) gelegt und die Presse langsam zugefahren, wobei sich die Prepregs auf Grund des noch nicht ausgehärteten Harzes leicht verformen lassen. Unter einem Druck von 150 bar wird die Tempera- tur auf 180 C erhöht und 15 min gepresst. Das fertige Werkstück wird entnommen, langsam abge- kühlt und der durch austretendes Harz an der Tauchkante des Presswerkzeuges entstandene Grat abgeschliffen.
Aus dem Werkstück herausgefräste Probekörper besitzen im Biegeversuch ein E-Modul von 5,6 GPa, eine Dehnung bei Maximalkraft von 3,2% und eine Schlagzähigkeit von 12,5 kJ/m2.
Der Restgehalt an freiem Simulsol BPLE im Werkstück (8 Std. Extraktion gemahlener Proben mit Dioxan, HPLC-Analyse) liegt bei 0,3 Masse%. Der Anteil der-OCH3 - Gruppen im vernetzten Polytriazinether (Ermittlung durch GC-Analyse nach Spaltung des Poly-triazinethers mit Mineral- säure) beträgt 2,7 Masse%.
Beispiel 2
Herstellung von Aminoplast-Glasfaserverbunden
2. 1 Herstellung der Aminoplast-Formmasse
Für die Herstellung des Polytriazinethers wird als verethertes Melamin-Formaldehyd-Vorkon- densat 2,4,6-Tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazin und als Diol Bis(hydroxy-ethyl)terephthalat eingesetzt.
Die Umetherung und weitere Kondensation zum Polytriazinether wird diskontinuierlich im Messkneter (Fa. Haake Polylabsystem 540p) durchgeführt. Nach Vorheizen auf 170 C werden in die Knetkammer 32,5 g Bis(hydroxyethyl)terephthalat und 39,5 g 2,4,6-Tris-methoxymethylamino- 1,3,5-triazin dosiert und bei einer Drehzahl von 50 min-1 10 min geknetet. Das während der Com- poundierung freiwerdende Methanol wird durch Vakuum aus der Knetkammer entfernt. Nach 10 min werden 5 Masse% Na-Montmorillonit (Südchemie AG) sowie 5 Masse%, jeweils bezogen auf 2,4,6-Tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazin, Polyamid D1466 (Ems-Chemie) zugegeben und weitere 5 min geknetet. Der Polytriazinether wird nach Abkühlen entnommen und in einer Univer- sal-Mühle 100 UPZ 11 (Alpine Hosokawa) mit Schlagscheibe und 2 mm Sieb gemahlen.
Die durch GPC ermittelte Molmasse des Polytriazinethers beträgt 1600. Der Gehalt an nicht- umgesetztem Bis(hydroxyethyl)terephthalat nach HPLC-Analyse (Lösung in THF, UV-Detektion mit extemem Standard) beträgt 18 Masse%. Der Anteil der -OCH3 - Gruppen im Polytriazinether (Ermittlung durch GC-Analyse nach Spaltung des Polytriazinethers mit Mineralsäure) beträgt 14,3 Masse%. Die Viscosität bei 140 C liegt bei 200 Pa.s.
2. 2 Herstellung von mit Endlosglasfasem verstärkten Platten
Zur Herstellung Endlosglasfaser-verstärkter Aminoplast-Platten werden 10 Ansätze des in 2.1 hergestellten Granulats im Laborextruder bei 190 C aufgeschmolzen und über eine Breitschlitzdü- se kontinuierlich auf ein mit 0,8 m/min bewegtes Glasfaservlies (105 g/m2) aufgegeben. Durch die Imprägnierung erhöht sich die Flächenmasse des Glasfaservlieses auf 165 g/m2 Das imprägnierte Glasfaservlies wird zusammen mit zwei weiteren auf diese Art behandelten Glasfaservliesen kontinuierlich über eine Heizkammer mit 150 C in eine Doppelbandpresse geführt und bei 180 C mit einem Druck von 20 bar zum Verbund verpresst.
Die mechanische Prüfung von Prüfkörpern, die aus dem Verbund ausgefräst wurden, ergab im Biegeversuch ein E-Modul von 7,3 GPa, eine Dehnung bei Maximalkraft von 3,2%, eine Schlagzä- higkeit von 9,5 kJ/m2 sowie eine Wassersorption von 0,08%.
Der Restgehalt an freiem Bis(hydroxyethyl)terephthalat {8 Std. Extraktion gemahlener Proben
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mit Dioxan, HPLC-Analyse) beträgt 0,5 Masse%. Der Anteil der -OCH3 - Gruppen im vemetzten Polytriazinether (Ermittlung durch GC-Analyse nach Spaltung des Polytriazinethers mit Mineralsäu- re) beträgt 1,7 Masse%.
Beispiel 3
Herstellung von Rohren
In einen Leistritz-Doppelschnecken-Extruder ZSK 27, UD=44 mit gleichläufigen Schnecken, Dosiereinrichtung für Fasermaterialien im 4. Zylinder und einer Dekompressionszone für Vacuum- entgasung, Temperaturprofil 20/120/120/120/120/120/120/120/140/160 C, werden in die Einzugs- zone mit 9 kg die Aminoplast-Formmasse entsprechend Beispiel 1, mit 4,5 kg/h Granulat aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (Schmelzindex 18 g/10 min bei 190 C/2,19 kp, Vinylacetatgehalt 17 Masse%) und mit 0,75 kg/h Wollastonit (Tremin 939, Quarzwerke Österreich) dosiert. Nach Mischung und Homogenisierung der Komponenten werden im 4. Zylinder Cellulosefasern in Form von Kardenband zugeben, indem sie direkt von einer Spule abgewickelt und vom Extruder selbst eingezogen werden.
Nach Zerkleinerung der Fasern, intensiver Homogenisierung und Kondensati- on wird die Mischung in ein Siebdorn-Rohrwerkzeug, welches mehrstufig dielektrisch auf einen Temperaturgradienten von 160-195 C beheizt ist, als rundes Hohlprofil ausgetragen.
Wird die Mischung anstelle durch das Siebdom-Rohrwerkzeug durch ein Profilwerkzeug 10 x 4 mm ausgetragen, so besitzen aus dem Profil hergestellte Normprüfstäbe im Biegeversuch einen E-Modul von 9,2 GPa und eine Schlagzähigkeit von 12 kJ/m2.
Beispiel 4 Herstellung von Spritzgiessformteilen
4. 1 Herstellung der Formmasse
In einen Leistritz-Doppelschnecken-Extruder ZSK 27, UD=44, mit gleichläufigen Schnecken, Seitenstromdosiereinrichtung für pulverförmige Medien im 7. Zylinder und einer Dekompressions- zone für Vacuumentgasung, Temperaturprofil 20/120/120/120/120/120/120/120/120/100 C, wer- den in die Einzugszone mit 7,5 kg/h der Polytriazinether entsprechend Beispiel 1, mit 1,5 kg/h Glasfaserschnitzel (Aminosilanschlichte, Faserquerschnitt 17 um, Faserlänge 3 mm) und mit 0,5 kg/h handelsüblicher Nitril-Kautschuk dosiert. Über die Seitenstromdosiereinrichtung im 7.
Zylinder wird ein Gemisch aus 20 Masse% Zeolith (Molekularsieb 5A, UOP GmbH) und 80 Mas- se% Kaolin TEC 2 (Quarzwerke, Österreich) mit 1,0 kg/h zugegeben. Nach intensiver Homogeni- sierung wird die Mischung ausgetragen und granuliert.
4. 2 Herstellung von Formteilen mittels Spritzgiess-Technik
Das Granulat nach 4. 1 wird mit einer Spritzgiessmaschine zu Verbundplatten verarbeitet. Im Förderteil wird eine Temperatur von 110 C eingestellt. Die Temperatur der Spritzgusskammer liegt bei ca. 150 C, und es wurde ein Spritzdruck von ca. 100 N/cm eingestellt. Nach einer Verweilzeit von 5 min ist das Werkstück ausgehärtet und kann nach Abkühlung entnommen werden.
Die entstehenden Verbundplatten besitzen kratzfeste Oberflächen und sind wasserdampf- und chemikalienresistent. Ausgefräste Normstäbe haben im Biegeversuch einen E-Modul von 7,8 GPa, eine Schlagzähigkeit von 9,7 kJ/m2 und eine Dehnung von 4,1 %.
Beispiel 5 Herstellung von fasergefüllten Profilstäben
In einen Leistritz-Doppelschnecken-Extruder ZSK 27, UD=44 mit gleichläufigen Schnecken, Seitenstromdosiereinrichtung für pulverförmige Medien im 4. Zylinder, einer Dekompressionszone für Vacuumentgasung und einem Profilwerkzeug 4 x 10 mm, Temperaturprofil 20/120/120/120/ 120/120/120/120/140/160 C, werden in die Einzugszone mit 6,7 kg/h der Polytriazinether nach Beispiel 1, mit 0,7 kg/h Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Styrol:MSA=2:1), mit 1,3 kg/h Cellulosekurzfasem (3 mm), und mit 1,3 kg/h Polyamidkurzfasem (3 mm) dosiert.
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Über die Seitenstrom-dosiereinrichtung im 4. Zylinder wird mit 1 kg/h ein mit Aminopropyl- triethoxysilan modifizierter Na-Montmorillonit zugegeben. Nach intensiver Homogenisierung und Kondensation wird die Mischung in einer Profildüse zu einem Vollprofil geformt und nach Aushär- tung durch Temperung konfektioniert.
Aus dem Profil geschnittene Normprüfstäbe ergaben im Biegeversuch einen E-Modul von 10,5 GPa, eine Dehnung von 3,7% und eine Schlagzähigkeit von 13,1 kJ/m2.
Beispiel 6
Herstellen einer Verbundplatte mittels Niederdruckverfahren
6. 1 Herstellung der Aminoplast-Formmasse
Für die Herstellung des Polytriazinethers wird als verethertes Vorkondensat eine Mischung aus 20 Masse% 2,4-Bis-methoxymethylamino-6-methyl-1,3,5-triazin und 80 Masse% 2,4,6-Tris- methoxymethylamino-1,3,5-triazin und als Diol ein Oligool auf Basis Pentaerythrit (Simulsol PTKE, Seppic S.A., Frankreich) eingesetzt.
In einem Laborextruder GL 27 D44 (Leistritz) mit Vacuumentgasung, Temperaturprofil 130 C/150 C/190 C/230 C/230 C/230 C/230 C/230 C/230 C/100 C/100 C werden in den Ein- zugstrichter mit 1,38 kg/h die Mischung des veretherten Vorkondensats und mittels Seitenstromdo- sierung in die Einzugszone mit 1,12 kg/h das Oligool auf Basis Pentaerythrit gravimetrisch dosiert.
In die Zone 8 des Extruders wird über eine Seitenstromdosierung mit 0,1 kg/h ein mit Bernstein- säure oberflächlich benetzter Natriummontmorillonit (Südchemie, Moosburg Deutschland) zudo- siert. Die Extrusion findet bei einem bei einer durchschnittlichen Verweilzeit von 3 bis 4 min statt.
Die Extruderdrehzahl beträgt 150 min-1 Der aus dem Extruder austretende Strang des gefüllten Polytriazinethers wird in einem Granulator geschnitten. Die Aminoplast-Formmasse zeichnet sich durch eine niedrige Viskosität bei 150 C von ca. 100-200 Pas aus.
6. 2 Herstellen der Verbundplatte
In einem Vorratsbehälter wird die Aminoplast-Formmasse nach 6. 1 bei 150 C aufgeschmolzen.
In das Werkzeug wird ein Kohlenstoff-Filamentgewebe mit 245 g/m2 eingelegt. Das Werkzeug wird auf 150 C temperiert, geschlossen und ein Vakuum von 130 mbar angelegt. Nach Öffnen des Injektionsstutzens fliesst das Harz in das Werkzeug, wobei nach vollständiger Tränkung des Vlie- ses nach 4 min überschüssiges Harz abgesaugt wird. Nach einer Härtungszeit von 6 min kann die ausgehärtete Platte entnommen werden.
Aus der Platte herausgefräste Probestäbe haben eine Zugfestigkeit von 230 MPa und eine Schlagzähigkeit von 35 kJ/cm2.
Beispiel 7
Herstellung von Endlosfasern
Die Aminoplast-Formmasse entsprechend Beispiel 1 wird in einem Laborextruder aufge- schmolzen und auf 120 C erwärmt.
Die Schmelze wird bei konstanter Temperatur zur Einzugsöffnung einer Spinnpumpe gefördert.
Mit der Spinnpumpe wird der für die Durchströmung eines Schmelzefilters und einer Spinndüse mit 6 Löchern erforderliche Vordruck aufgebaut. Die Schmelze des Polytriazinethers wird bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1300 m/min in einem von erwärmten Stickstoff durchströmten Abzugs- schacht auf einen Fadendurchmesser von 8 10 um ausgezogen und abgekühlt.
Nach Erstarren des Harzes werden die Fasern in einem zweiten Abschnitt des Abzugschach- tes in saurer Atmosphäre (trockener HCI) vollständig ausgehärtet und auf übliche Weise konfektio- niert. Die ausgehärteten Fasern besitzen eine Dehnung von 4,2 %.
Beispiel 8
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Herstellung von Aminoplast-Glasfaserverbunden
8. 1 Herstellung der Aminoplast-Formmasse
Für die Herstellung des Polytriazinethers wird als verethertes Vorkondensat eine Mischung aus 75 Masse% 2,4,6-Tris-Ethoxymethylamino-1,3,5-triazin und 25 Masse% eines Triazinmethylethers, der aus einem Vorkondensat aus Butyroguanamin/Melamin 1 :5 als Aminotriazinkomponente und Butyraldehyd/Formaldehyd 1:8 als Aldehydkomponente bei einem Aldehyd/Aminotriazin - Verhält- nis 3 : 1hergestellt wurde, eingesetzt. Die Diolkomponente bildet eine Mischung aus 50 Masse% Butandiol und 50 Masse% eines Polypropylenglycols mit einer Molmasse von 500.
Die Umetherung und weitere Kondensation zum Polytriazinether wird diskontinuierlich im Messkneter (Fa. Haake Polylabsystem 540p) durchgeführt. Nach Vorheizen auf 175 C werden in die Knetkammer 45 g der Triazinethermischung und 35 g der Mischung der Diolkomponenten dosiert und bei einer Drehzahl von 50 min-' 12 min geknetet. Die während der Compoundierung freiwerdende Alkoholmischung wird durch Vakuum aus der Knetkammer entfernt. Nach 10 min werden 5 Masse% Na-Montmorillonit (Südchemie AG) sowie 5 Masse%, jeweils bezogen auf die Aminotriazinmischung, Polyamid D1466 (Ems-Chemie) zugegeben und weitere 5 min geknetet.
Der Polytriazinether wird nach Abkühlen entnommen und in einer Universal-Mühle 100 UPZ/ 11 (Alpine Hosokawa) mit Schlagscheibe und 2 mm Sieb gemahlen.
8. 2 Herstellung von mit Endlosglasfasem verstärkten Platten
Zur Herstellung Endlosglasfaser-verstärkter Aminoplast-Platten werden 10 Ansätze des in 8.1 hergestellten Granulat im Laborextruder bei 195 C aufgeschmolzen und über eine Breitschlitzdüse kontinuierlich auf ein mit 0,8 m/min bewegtes Glasfaservlies (105 g/m2) aufgegeben. Durch die Imprägnierung erhöht sich die Flächenmasse des Glasfaservlieses auf 155 g/m2 Das imprägnierte Glasfaservlies wird zusammen mit zwei weiteren auf diese Art behandelten Glasfaservliesen kontinuierlich über eine Heizkammer mit 155 C in eine Doppelbandpresse geführt und bei 180 C mit einem Druck von 20 bar zum Verbund verpresst.
Die mechanische Prüfung von Prüfkörpern, die aus dem Verbund ausgefräst wurden, ergab im Biegeversuch ein E-Modul von 6,3 GPa, eine Dehnung bei Maximalkraft von 4,2%, eine Schlagzä- higkeit von 15 kJ/m2 sowie eine Wassersorption von 0,14%.
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The invention relates to aminoplastics of improved flexibility and a process for their production.
Products from aminoplasts such as melamine-formaldehyde resins or melamine-urea-formaldehyde resins [Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (1987), Vol. A2, 130-131] are known. A disadvantage in the production of products from melamine resins is the difficult processability by customary thermoplastic processing methods such as extrusion, injection molding or blow molding, and their low flexibility.
Low-molecular melamine resin precondensates have a melt viscosity that is too low for these processing methods and can only be processed into products as highly filled molding compounds with long cycle times while the products are hardening (Woebcken, W., Plastics Handbook Vol. 10 "Duroplasts", Carl Hanser Verl Munich 1988, pp. 266-274). Due to the low melt viscosity of the melamine resin precondensates, melamine resin products in the form of fibers, foams or coatings can only be produced from solutions of the melamine resin precondensates with hardening during shaping.
Known processes for improving the flexibility of melamine resin products are the addition of polyvinyl alcohol in the production of melamine resin fibers by spinning from solution (DE 23 64 091 B2) or the use of melamine resins which are modified with alkylenediamines, alkoxyalkylamines or dicyandiamide, in which Production of post-forming laminates (WO 96 30 422 A1). However, melamine resin solutions are used in the manufacture of products with improved flexibility.
The object of the present invention is aminoplastics of improved flexibility, which can be produced by thermoplastic processing methods.
The object according to the invention was achieved by aminoplast products which, according to the invention, are products based on aminoplast molding compositions which consist of mixtures of meltable 20 to 1000 core polytriazine ethers, the triazine segments in the polytriazine ether
EMI1.1
EMI1.2
R2 = H, C1-C7 alkyl; R3 = C1-C18 alkyl, H;
EMI1.3
where n = 1 to 200; Sequences of the type containing siloxane groups
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EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
r = 1 to 70; = 1 to 70 and y = 3 to 50; - Polyether sequences of the type containing siloxane groups
EMI2.4
where R2 = H;
C1-C4-alkyl and y = 3 to 50; - Sequences based on alkylene oxide adducts of the melanin type
EMI2.5
Structure are linked, the molar ratio of the substituents R3: R4 = 20: to 1: in the polytriazine ethers
20 is the proportion of the links between the triazine segments by bridge members -NH-CHR3-O-R4-O-
CHR3-NH- is 5 to 95 mol%, and the aminoplast molding compositions up to 75% by mass of fillers and / or adsorber materials, up to 50% by mass of further reactive polymers of the ethylene copolymer type, maleic anhydride copolymers, modified maleic anhydride copolymers, poly (meth) acrylates,
Polyamides, polyesters and / or polyurethanes, up to 20 mass% diols of the type HO - R4 - OH, and up to 5 mass% stabilizers, UV absorbers, hardeners and / or auxiliaries, can contain.
The aminoplastics are preferably semi-finished products produced by melt processing, in particular sheets, tubes, profiles, coatings, foams or fibers, or molding materials, in particular injection molded parts, or made from fibers by the winding, braiding or pultrusion technique and subsequent resin impregnation components.
In the aminoplast molding compositions which form the basis of the aminoplast
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form nisse, polytriazine ethers with R2 = H are preferred as polytriazine ethers in the mixtures.
The mixtures of polytriazine ethers in the aminoplast molding compositions can be mixtures of polytazine ethers with the same or different substituent
EMI3.1
his.
The fillers or adsorber materials contained in the aminoplast products are preferably Al203, Al (OH) 3, Si02, barium sulfate, calcium carbonate, glass spheres, silica, mica, quartz powder, slate powder, hollow microspheres, carbon black, talc, layered silicates, molecular sieves, rock powder , Wood flour, cellulose, cellulose derivatives. Layered silicates of the type montmorillonite, bentonite, kaolinite, muscovite, hectorite, fluorhectorite, kandemite, revdite, grumantite, llerite, saponite, beidelite, nontronite, stevensite, laponite, taneolite, vermiculite, halloysite, maganite, volcano are particularly preferred as fillers. Rectorite, Kenyait, Sauconit, Borfluorphlogopite and / or synthetic Smectite.
Layered silicates of the montmorillonite, bentonite and hectorite type, molecular sieves of types A, X, Y, in particular 5A, adsorbers based on silicon dioxide, hollow microspheres, cellulose and / or cellulose derivatives are particularly preferred as adsorber material.
Examples of reactive polymers of the ethylene copolymer type, which can be contained in the aminoplast products up to 50% by mass, are partially saponified ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-butyl acrylate-acrylic acid copolymers, ethylene-hydroxy-ethyl acrylate copolymers or ethylene butyl acrylate-glycidyl methacrylate copolymers.
Examples of reactive polymers of the maleic anhydride copolymer type, which can be up to 50% by weight in the aminoplastics, are C2-C20-olefin - maleic acid.
EMI3.2
may be included are ethylene, propylene, butene-1, isobutene, diisobutene, hexene-1, octene-1, heptene-1, pentene-1, 3-methylbutene-1, 4-methylpentene-1, methylethylpentene-1, ethylpentene -1,
EMI3.3
Copolymers can be included are styrene, a-methylstyrene, dimethylstyrene, isopropenylstyrene, p-methylstyrene and vinylbiphenyl.
The modified maleic anhydride copolymers optionally contained in the aminoplastics are preferably partially or completely esterified, amidated or imidized maleic anhydride copolymers.
Modified copolymers of maleic anhydride and C2-C20-0 are particularly suitable
EMI3.4
Examples of reactive polymers of the poly (meth) acrylate type, which may be up to 50% by weight in the aminoplast products, are copolymers based on functional unsaturated (meth) acrylate monomers such as acrylic acid, hydroxyethyl acrylate, glycidyl acrylate, methacrylic acid , Hydroxybutyl methacrylate, or glycidyl methacrylate and non-functional unsaturated (meth) acrylate monomers such as ethyl acrylate, butyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, methyl methacrylate,
EMI3.5
mers based on methacrylic acid, hydroxyethyl acrylate, methyl methacrylate and styrene.
Examples of reactive polymers of the polyamide type, which may be up to 50% by weight in the aminoplastics, are polyamide, polyamide-6,6, polyamide-11, polyamide-12, polyaminoamides made from polycarboxylic acids and polyalkylene amines, and the corresponding methoxylated polyamides ,
Examples of reactive polymers of the polyester type, which can be contained in the aminoplastics up to 50% by weight, are polyesters with molecular weights from 2000 to 15000 sown from
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termed dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, adipic acid and / or succinic acid, unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and / or itaconic acid and diols such as ethylene glycol, butanediol, neopentyl glycol and / or hexanediol. Branched polyesters based on neopentyl glycol, trimethylolpropane, isophthalic acid and azelaic acid are preferred.
Examples of reactive polymers of the polyurethane type, which may be up to 50% by weight in the aminoplastics, are uncrosslinked polyurethanes based on tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, butane diisocyanate and / or hexane diisocyanate as diisocyanate components and butane diol, hexane diol and / or polyalkylene glycols as diol components with molecular weights from 2000 to 30000.
The aminoplast products according to the invention can contain up to 20% by mass of diols of the type HO-R4-OH.
EMI4.1
(CH2) 2-8-ln- are esters and polyesters based on saturated dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid and diols such as ethylene glycol, butanediol, neopentyl glycol and / or hexanediol. Bis (hydroxyethyl) terephthalate is preferred as the ester.
EMI4.2
(CH2) 2-8-] n are polyesters based on saturated dicarboxylic acids such as adipic acid and / or succinic acid, unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and / or itaconic acid and diols such as ethylene glycol, butanediol, neopentyl glycol and / or hexanediol.
Examples of diols of the type HO-R4-OH, where R4 = sequences of the type containing siloxane groups
EMI4.3
mean, are 1,3-bis (hydroxybutyl) tetramethyldisiloxane and 1,3-bis (hydroxyoctyl) tetraethyldisiloxane.
Examples of polyester sequences with diols of the type HO-R4-OH containing siloxane groups,
EMI4.4
EMI4.5
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r = 1 to 70; = 1 to 70 and y = 3 to 50;
EMI5.1
acids such as terephthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid, aliphatic C2-C12-alkylene dicarboxylic acids such as adipic acid, maleic acid or pimelic acid, diols such as ethylene glycol, butanediol, neopentylglycol or hexanediol and siloxanes such as hexamethyldisiloxane or a, w-dihydroxypolydimethylsiloxane.
Examples of polyether diols containing HO-R4-OH containing siloxane groups, in which R4 are polyether sequences of the type
EMI5.2
where R2 = H; C, -C4 alkyl and y = 3 to 50; are polyether diols based on siloxanes such as hexamethyldisiloxane or a, w-dihydroxypolydimethylsiloxane and alkylene oxides such as ethylene oxide or propylene oxide.
Examples of diols based on alkylene oxide adducts of melamine of the 2-amino-4,6- type
EMI5.3
Propylene oxide.
Examples of phenol ether diols based on dihydric phenols and C2-C8 diols of the type
EMI5.4
Diphenylolpropane.
Examples of suitable stabilizers and UV absorbers, which may be up to 2% by mass in the aminoplast products, are piperidine derivatives, benzophenone derivatives, benzotriazole derivatives, triazine derivatives and / or benzofuranone derivatives.
The aminoplastics of improved flexibility are produced according to the invention by a process in which aminoplast molding compositions which consist of mixtures of meltable 20 to 1000 core polytriazine ethers, the triazine segments in the polytriazine ethers
EMI5.5
EMI5.6
where n = 1 to 200; Sequences of the type containing siloxane groups
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EMI6.1
EMI6.2
EMI6.3
r = 1 to 70; = 1 to 70 and y = 3 to 50; - Polyether sequences of the type containing siloxane groups
EMI6.4
where R2 = H; C1-C4-alkyl and y = 3 to 50; - Sequences based on alkylene oxide adducts of melamine of the type
EMI6.5
Structure are linked, the molar ratio of the substituents R3 in the polytriazine ethers:
R4 = 20: 1 to 1:20, the proportion of the connections of the triazine segments by bridge members -NH-CHR3-O-R4-O-
CHR3-NH- is 5 to 95 mol%, and the aminoplast molding compositions up to 75% by mass of fillers and / or adsorber materials, up to 50% by mass of further reactive polymers of the ethylene copolymer type, maleic anhydride copolymers, modified maleic anhydride copolymers, poly (meth) acrylates,
May contain polyamides, polyesters and / or polyurethanes, up to 20% by mass of diols of the HO - R4 - OH type and up to 5% by mass of stabilizers, UV absorbers, hardeners and / or auxiliaries,
are melted in continuous kneaders at melt temperatures of 105 to 260 ° C. and residence times of 2 to 12 minutes and with curing of the polytriazine ethers by customary processing methods for thermoplastic polymers
A) applied as a melt to a smoothing unit and drawn off and cut as a plate over conveyor belts or on flat sheets made of metal foils, plastic foils, paper webs
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or textile webs are sealed and peeled and assembled as multi-component composites, or
B) discharged through a profile nozzle and removed, cut and assembled as a profile or sheet material, or
C) discharged through an annular nozzle, drawn off as a tube while injecting air, cut and assembled, or
D)
after the blowing agent has been metered in, discharged via a slot die and removed as foamed sheet material, or
E) are discharged via the slot die of a tube coating system and are melted onto the rotating tube, or
F) in injection molding machines, preferably with three-zone screws with a screw length of 18 to 24 D, high injection speeds and at mold temperatures of 70 to 150 C, are processed into injection molded parts, or
G) extruded in melt spinning systems by means of a melt pump through the capillary tool into the blow shaft and drawn off as threads or separated as fibers by the melt-blow method, or discharged as melt by the rotary spinning method into a shear field chamber with organic dispersing agents to form fiber fibrids,
and further processed in subsequent facilities, or
K) are used for the melt impregnation of component blanks produced by the winding process, braiding process or pultrusion process, and the products are optionally subjected to a complete post-treatment of thermal post-treatment at temperatures of 180 to 280 C and residence times of 20 to 120 min.
The aminoplast molding compositions used in the process for the production of aminoplast products can be used in the form of cylindrical, lenticular, pastille-shaped or spherical particles with an average diameter of 0.5 to 8 mm.
The mixtures of meltable 20 to 1000 core polytriazine ethers contained in the aminoplast molding compositions can be etherified by methylolated aminotriazines with C1-C4 alcohols, partial transetherification of the aminotriazine ethers with diols of the HO-R4-OH type and / or partial reaction with bisepoxides of the type
EMI7.1
in which
EMI7.2
n = 1 to 200, polyester sequences or polyether sequences containing siloxane groups, sequences based on alkylene oxide adducts of melamine, phenol ether sequences based on dihydric phenols and diols,
EMI7.3
mean, and subsequent melt kneading of the aminotriazine ethers. In addition to diols, trihydric and / or tetravalent alcohols can also be used as polyhydric alcohols.
Aminoplast molding compositions in which the polytriazine ethers contained therein are 30- to 300-core polytriazine ethers are preferably used in the production of the aminoplast products according to the invention.
It is particularly advantageous to use aminoplast molding compositions in which the polytriazine ethers contained therein are polytriazine ethers with R2 = H in the production of aminoplast products with improved flexibility.
The hardeners contained in the aminoplast molding compositions used in the production of the aminoplast touch products according to the invention are preferably weak acids of the type
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blocked sulfonic acids, aliphatic C4-C18 carboxylic acids, alkali metal salts or ammonium salts of phosphoric acid,
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or inorganic acids,
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- anhydrides, half-esters or half-amides of C4-C2o-dicarboxylic acids, - half-esters or half-amides of copolymers of ethylenically unsaturated C4-C20-dicarboxylic acid anhydrides and ethylenically unsaturated monomers of the type C2-C20-olefins and / or C8-C20-vinyl aromatics, and /or
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table or alkyl aromatic carboxylic acids and inorganic acids of the hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid type.
The weak acids contained in the aminoplast molding compositions used as hardeners can be added during the formulation of the aminoplast molding compositions and / or after the aminoplast molding compositions have melted before being molded into the semi-finished product or molding material.
Examples of blocked sulfonic acids as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are benzil monoxime tosylate, a-cyclohexylsulfonyl-oxyimi-no-phenylacetic acid, ethyl ester, acetone oxime-p-benzoylbenzenesulfonate, a- (4-nitro-benzene-sulfonyl-cyanide) 2-nitrobenzyl sulfonate and 2-methylsulfonyloxyimino-4-phenyl-but-3-ennitrile.
Examples of aliphatic C4-C18 carboxylic acids as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are butyric acid, caproic acid, palmitic acid, stearic acid and oleic acid.
Examples of alkali metal salts or ammonium salts of phosphoric acid as hardeners, which are contained in the aminoplast molding materials used in the production of the aminoplast products according to the invention, are ammonium hydrogen phosphate, sodium polyphosphate and potassium hydrogen phosphate.
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Acids or inorganic acids as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are dibutyl phthalate, phthalic acid diglycol ester and / or trimellitic acid glycol ester.
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Harder in the production of the aminoplast products according to the invention are melamine formate, melamine citrate and / or acetoguanamine butyrate.
Examples of anhydrides, half esters or half amides of C4-C2o-dicarboxylic acids as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are maleic anhydride, mono-
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acid monooctylamide or maleic monostearylamide.
Examples of half esters or half amides of copolymers of ethylenically unsaturated C4-C2o-dicarboxylic acid anhydrides and ethylenically unsaturated monomers of the type C2-C20-olefins and / or C8-C20-vinyl aromatics as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are half-esters or half-amides of copolymers of maleic anhydride and C3-C8-a-olefins of the isobutene, diisobutene and / or 4-methylpentene and / or styrene type
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C6-C14-aromatic or alkylaromatic carboxylic acids and inorganic acids of the hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid type as hardeners in the production of the aminoplast products according to the invention are ethanolammmonium chloride, triethylammonium maleate, diethanolammonium phosphate and / or isopropylammonium p-toluenesulfonate.
Examples of suitable auxiliaries which can be used in the process according to the invention for the production of aminopiast products are processing aids such as calcium stearate, magnesium stearate and / or waxes.
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For the production of aminoplast products which contain fillers, adsorber materials, further reactive polymers, diols, stabilizers, UV absorbers and / or auxiliaries, molding compositions can be used in which these components are already present, or the components are used added to the processing of the aminoplast molding compositions to aminoplast products.
Extruders with short compression screws or three-zone screws with UD = 20-40 are suitable as continuous kneaders for melting the aminoplast molding materials in the manufacture of the aminoplast products. 5-zone screws with feed zone, compression zone, shear zone, decompression zone and homogenization zone are preferred. Screws with a depth of cut of 1: to 1: are preferred. The interposition of static mixers or melt pumps between the cylinder and the nozzle is particularly favorable.
Favorable melt temperatures for the melted aminoplast molding compounds in processing according to the smoothing technology to aminoplastics in the form of plates or coatings or in the production of plates, profiles or pipes by discharge from a profile nozzle are in the range from 140 to 220 C.
In the production of foamed sheet material as an aminoplast product by discharge through a slot die, aminoplast molding compositions can be used which contain gas-releasing blowing agents such as sodium hydrogen carbonate, azodicarbonamide, citric acid / bicarbonate blowing systems and / or cyanuric acid trihydrazide, or volatile in the melt before the discharge Hydrocarbons such as pentane, isopentane, propane and / or isobutane, or gases such as nitrogen, argon and / or carbon dioxide are metered. Favorable nozzle temperatures for the discharge of the blowing agent-containing melt are 135 to 185 C. Preferred foam densities of the foamed aminoplastics are in the range of 10 to 500 kg / m2.
For the extrusion coating of metal pipes, melt temperatures of the melts from aminoplast molding compounds of 145 C to 210 C and a preheating of the pipe material to 120 to 160 C are required.
Injection molding machines with injection units which have three-zone screws with a screw length of 18 to 24 D are preferably used in the production of aminoplast injection molded products. The injection speed in the production of the molded products produced by injection molding should be set as high as possible in order to prevent sink marks and poor weld lines. Preferred melt temperatures are in the range from 170 to 260 ° C
In the manufacture of fiber products from aminoplasts, diphenyl-heated melt pumps for the melts heated to 170-250 C are preferably used for the even melt dosing of the molding materials melted in the plasticizing extruder via the melt distributor to the capillary tool.
Filament yarns as aminoplastics can be produced in short spinning systems by drawing off the threads with the help of high-speed godets at thread take-off speeds of 60 to 450 m / min and further processing in downstream devices from the curing chamber, stretching device and winder.
Fibers or nonwovens as aminoplastics can also be produced by the melt-blow method by applying a highly heated air stream around the capillary nozzle openings during the extrusion of the threads from the capillary tool into the blow shaft. The air flow stretches the melted thread while simultaneously dividing it into many individual fibers with fiber diameters from 0.5 to 12 µm. Further processing of the fibers deposited on the wire conveyor belt to form nonwovens can be carried out by applying thermal bonding or pre-fabrication processes to achieve the required strength and dimensional stability.
In the process according to the invention for the production of aminoplast products, the production of fiber fibrids from the aminoplast molding compositions is preferably carried out by - introducing the melt via entry nozzles at melt temperatures of 160 to 220 ° C. into a shear field chamber, the high-boiling organic dispersant, preferably paraffin oil, heated to 150 to 210 ° C. or motor oil, containing acid in the shear field chamber
Gases, preferably hydrogen chloride or sulfur dioxide, are introduced, and the melt strand emerging from the feed nozzle is stretched and divided by the oil swirled by the rotor, forming fibers,
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- Transfer of the dispersion of the fiber fibrids formed in organic dispersants into a sieve separator with simultaneous extraction of the high-boiling dispersants with low-boiling hydrocarbons, preferably hexane or heptane, - discharge of the fiber fibrid short-fiber fleece and, if appropriate, thermal post-crosslinking of the short-fiber fleece at temperatures of 190 to 240 C and residence times of 40 to
120 min.
Aminoplastic products in the form of rotationally symmetrical components using the winding process, in the form of complex components using the round braiding technique or profiles using the pultrusion technique can be made by impregnating the fiber blanks in the form of pipes, fittings, containers or profiles with the melt of the aminoplast molding compound produce.
The hardness and flexibility of the manufactured products is determined by the content of the bridging links between the triazine segments, the type and molar mass of the substituent R4 in the bridging links, the proportion of linear links between the triazine segments and, furthermore, by the proportion of longer-chain substituents in the triazine segments which result from the reaction with C5-C18 alcohols. The higher the proportion and the molar mass of the bridge members, the proportion of the linear triazine segment linkages and the proportion of longer-chain substituents, the greater the flexibility of the aminoplast products produced.
The aminoplastics of improved flexibility are preferred for applications with high requirements for flame resistance and heat resistance in construction, mechanical engineering and the vehicle industry, in particular in the form of foam panels as insulation components, in the form of panels as cladding elements, in the form of pipes and hollow profiles in ventilation technology, in Form of injection molded parts as functional parts and in the form of fibers, in particular for the production of electrical insulation paper, fire protection clothing, clothing for high working temperatures, fire protection blankets, filter fleeces, felts for paper machines and vehicle or
Machine insulation covers, as well as in the form of complex components, containers or profiles according to the winding, braiding or pultrusion process.
The invention is illustrated by the following examples:
example 1
Manufacture of composite plastics
1. 1 Preparation of the molding compound from polytriazine ethers
For the preparation of the polytriazine ether, 2,4,6-tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazine is used as the etherified melamine-formaldehyde precondensate and the ethylene glycol diether of bisphenol A (Simulsol BPLE, Seppic SA, France) is used as the diol ,
The transetherification and further condensation to the polytriazine ether takes place at 200 C in the laboratory extruder GL 27 D44 with vacuum degassing (Leistritz) at a temperature profile of
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hold time of 2 to 3 minutes. The extruder speed is 150 min-1. 2,4,6-Tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazine at 1.38 kg / h and the ethylene glycol diether of bisphenol A at 1 are fed into the feed zone of the extruder. 13 kg / h dosed gravimetrically using side stream dosing.
The strand of the polytriazine ether emerging from the extruder is cut in a granulator.
The molecular weight of the polytriazine ether determined by GPC is 1800. The content of unreacted Simulsol BPLE according to HPLC analysis (solution in THF, UV detection with external standard) is 14% by mass. The proportion of the OCH3 groups in the polytriazine ether (determined by GC analysis after cleavage of the polytriazine ether with mineral acid) is 14.5% by mass. The viscosity at 140 C is 800 Pa.s.
1.2 Production of prepregs and 3D profile laminates
The prepregs are manufactured by powdering cellulose fleece (120 g / m2,
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Lenzing AG, Austria) with the finely ground polytriazine ether according to 1. 1 (average particle diameter 0.1 mm) with subsequent melting of the powder in the infrared radiator field at approx. 150 C. The prepregs thus produced have a resin application of approx. 50%.
The prepregs are cut to a size of 30x20 cm. To produce a molded part with curved edges in the sense of a U-profile, 3 prepregs plus an untreated cellulose fleece are placed on top of one another in a press mold preheated to 150 C (30x20cm) and the press is slowly moved in, the prepregs still moving due to the Let the uncured resin slightly deform. Under a pressure of 150 bar, the temperature is raised to 180 C and pressed for 15 minutes. The finished workpiece is removed, slowly cooled, and the burr created by the emerging resin on the plunge edge of the press tool is ground.
Test specimens milled out of the workpiece have an elastic modulus of 5.6 GPa, an elongation at maximum force of 3.2% and an impact strength of 12.5 kJ / m2 in the bending test.
The residual content of free Simulsol BPLE in the workpiece (8 hours extraction of ground samples with dioxane, HPLC analysis) is 0.3% by mass. The proportion of the OCH3 groups in the crosslinked polytriazine ether (determined by GC analysis after cleavage of the polytriazine ether with mineral acid) is 2.7% by mass.
Example 2
Manufacture of aminoplast glass fiber composites
2. 1 Production of the aminoplast molding compound
For the preparation of the polytriazine ether, 2,4,6-tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazine is used as the etherified melamine-formaldehyde precondensate and bis (hydroxyethyl) terephthalate as the diol.
The transetherification and further condensation to the polytriazine ether is carried out discontinuously in the measuring kneader (from Haake Polylabsystem 540p). After preheating to 170 ° C., 32.5 g of bis (hydroxyethyl) terephthalate and 39.5 g of 2,4,6-tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazine are metered into the kneading chamber and at a speed of 50 min-1 Kneaded for 10 min. The methanol released during the compounding is removed from the kneading chamber by vacuum. After 10 min, 5% by mass of Na montmorillonite (Südchemie AG) and 5% by mass, based in each case on 2,4,6-tris-methoxymethylamino-1,3,5-triazine, polyamide D1466 (Ems-Chemie) and others are added Kneaded for 5 min. The polytriazine ether is removed after cooling and ground in a universal mill 100 UPZ 11 (Alpine Hosokawa) with a beating disc and a 2 mm sieve.
The molecular weight of the polytriazine ether determined by GPC is 1600. The content of unreacted bis (hydroxyethyl) terephthalate according to HPLC analysis (solution in THF, UV detection with an external standard) is 18% by mass. The proportion of the -OCH3 groups in the polytriazine ether (determined by GC analysis after cleavage of the polytriazine ether with mineral acid) is 14.3% by mass. The viscosity at 140 C is 200 Pa.s.
2. 2 Manufacture of panels reinforced with continuous glass fibers
For the production of continuous glass fiber reinforced aminoplast sheets, 10 batches of the granulate produced in 2.1 are melted in a laboratory extruder at 190 ° C. and continuously applied to a glass fiber fleece (105 g / m 2) moved at 0.8 m / min via a slot die. The impregnation increases the basis weight of the glass fiber fleece to 165 g / m2. The impregnated glass fiber fleece, together with two other glass fiber fleeces treated in this way, is continuously fed through a heating chamber at 150 C into a double belt press and at 180 C with a pressure of 20 bar to the bond pressed.
The mechanical testing of test specimens that were milled out of the composite showed an elastic modulus of 7.3 GPa, an elongation at maximum force of 3.2%, an impact strength of 9.5 kJ / m2 and water sorption of 0.08%.
The residual content of free bis (hydroxyethyl) terephthalate {8 hours extraction of ground samples
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with dioxane, HPLC analysis) is 0.5 mass%. The proportion of the -OCH3 groups in the crosslinked polytriazine ether (determined by GC analysis after cleavage of the polytriazine ether with mineral acid) is 1.7% by mass.
Example 3
Manufacture of pipes
In a Leistritz twin screw extruder ZSK 27, UD = 44 with co-rotating screws, metering device for fiber materials in the 4th cylinder and a decompression zone for vacuum degassing, temperature profile 20/120/120/120/120/120/120/120/140 / 160 C, in the feed zone with 9 kg the aminoplast molding material according to Example 1, with 4.5 kg / h granules of ethylene-vinyl acetate copolymer (melt index 18 g / 10 min at 190 C / 2.19 kp , Vinyl acetate content 17% by mass) and dosed with 0.75 kg / h wollastonite (Tremin 939, Quarzwerke Austria). After the components have been mixed and homogenized, cellulose fibers in the form of card sliver are added in the 4th cylinder by directly winding them off a spool and pulling them in by the extruder itself.
After shredding the fibers, intensive homogenization and condensation, the mixture is discharged as a round hollow profile in a perforated mandrel tube tool, which is dielectrically heated in several stages to a temperature gradient of 160-195 ° C.
If the mixture is discharged through a profile tool 10 x 4 mm instead of through the sieve dome pipe tool, then standard test bars made from the profile have a modulus of elasticity of 9.2 GPa and an impact strength of 12 kJ / m2 in the bending test.
Example 4 Production of injection moldings
4. 1 Production of the molding compound
In a Leistritz twin screw extruder ZSK 27, UD = 44, with co-rotating screws, side flow metering device for powdery media in the 7th cylinder and a decompression zone for vacuum degassing, temperature profile 20/120/120/120/120/120/120/120 / 120/100 C, are in the feed zone with 7.5 kg / h of the polytriazine ether according to Example 1, with 1.5 kg / h glass fiber chips (aminosilane size, fiber cross section 17 µm, fiber length 3 mm) and with 0.5 kg / h commercial nitrile rubber metered. Via the side flow metering device in the 7th
A mixture of 20% by mass of zeolite (molecular sieve 5A, UOP GmbH) and 80% by mass of kaolin TEC 2 (Quarzwerke, Austria) is added to the cylinder at 1.0 kg / h. After intensive homogenization, the mixture is discharged and granulated.
4. 2 Production of molded parts using injection molding technology
The granulate according to 4.1 is processed into composite panels with an injection molding machine. A temperature of 110 C is set in the conveyor section. The temperature of the injection molding chamber is approx. 150 C and an injection pressure of approx. 100 N / cm has been set. After a dwell time of 5 minutes, the workpiece has hardened and can be removed after cooling.
The resulting composite panels have scratch-resistant surfaces and are water vapor and chemical resistant. Milled standard bars have a modulus of elasticity of 7.8 GPa, an impact strength of 9.7 kJ / m2 and an elongation of 4.1% in the bending test.
Example 5 Production of fiber-filled profile bars
In a Leistritz twin screw extruder ZSK 27, UD = 44 with co-rotating screws, side flow metering device for powdery media in the 4th cylinder, a decompression zone for vacuum degassing and a profile tool 4 x 10 mm, temperature profile 20/120/120/120 / 120/120 / 120/120/140/160 C, are in the feed zone with 6.7 kg / h of the polytriazine ether according to Example 1, with 0.7 kg / h styrene-maleic anhydride copolymer (styrene: MA = 2: 1), with 1.3 kg / h cellulose short fibers (3 mm), and dosed with 1.3 kg / h polyamide short fibers (3 mm).
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A sodium montmorillonite modified with aminopropyltriethoxysilane is added at 1 kg / h via the side stream metering device in the 4th cylinder. After intensive homogenization and condensation, the mixture is formed into a full profile in a profile nozzle and, after hardening, made up by tempering.
Standard test bars cut from the profile showed a modulus of elasticity of 10.5 GPa, an elongation of 3.7% and an impact strength of 13.1 kJ / m2 in the bending test.
Example 6
Manufacture of a composite panel using the low pressure process
6. 1 Production of the aminoplast molding compound
For the preparation of the polytriazine ether, a mixture of 20% by mass of 2,4-bis-methoxymethylamino-6-methyl-1,3,5-triazine and 80% by mass of 2,4,6-tris-methoxymethylamino-1 is used as the etherified precondensate. 3,5-triazine and an oligool based on pentaerythritol (Simulsol PTKE, Seppic SA, France).
In a laboratory extruder GL 27 D44 (Leistritz) with vacuum degassing, temperature profile 130 C / 150 C / 190 C / 230 C / 230 C / 230 C / 230 C / 230 C / 230 C / 100 C / 100 C, the the funnel at 1.38 kg / h, the mixture of the etherified precondensate and by means of side stream metering into the feed zone at 1.12 kg / h, the oligool based on pentaerythritol is gravimetrically metered.
Sodium montmorillonite (Südchemie, Moosburg, Germany), wetted superficially with succinic acid, is metered into zone 8 of the extruder via a side stream metering at 0.1 kg / h. The extrusion takes place at an average residence time of 3 to 4 minutes.
The extruder speed is 150 min-1. The strand of the filled polytriazine ether emerging from the extruder is cut in a granulator. The aminoplast molding compound is characterized by a low viscosity at 150 C of approx. 100-200 Pas.
6. 2 Manufacture the composite panel
The aminoplast molding compound is melted at 150 ° C. in a storage container according to 6.1.
A 245 g / m2 carbon filament fabric is placed in the tool. The tool is tempered to 150 C, closed and a vacuum of 130 mbar is applied. After opening the injection nozzle, the resin flows into the tool, and after the fleece has been completely saturated, excess resin is sucked off after 4 minutes. After a curing time of 6 minutes, the cured plate can be removed.
Test bars milled out of the plate have a tensile strength of 230 MPa and an impact resistance of 35 kJ / cm2.
Example 7
Production of continuous fibers
The aminoplast molding compound according to Example 1 is melted in a laboratory extruder and heated to 120.degree.
The melt is conveyed to the feed opening of a spinning pump at a constant temperature.
The pre-pressure required for the flow through a melt filter and a spinneret with 6 holes is built up with the spinning pump. The melt of the polytriazine ether is drawn out at a take-off speed of 1300 m / min in a take-off shaft through which heated nitrogen flows and to a thread diameter of 8 10 μm and cooled.
After the resin has solidified, the fibers are fully cured in a second section of the take-off shaft in an acid atmosphere (dry HCl) and assembled in the usual way. The cured fibers have an elongation of 4.2%.
Example 8
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Manufacture of aminoplast glass fiber composites
8. 1 Production of the aminoplast molding compound
For the preparation of the polytriazine ether, a mixture of 75% by mass 2,4,6-tris-ethoxymethylamino-1,3,5-triazine and 25% by mass of a triazine methyl ether, which consists of a precondensate of butyroguanamine / melamine 1: 5, is used as the etherified precondensate was prepared as the aminotriazine component and butyraldehyde / formaldehyde 1: 8 as the aldehyde component with an aldehyde / aminotriazine ratio 3: 1. The diol component forms a mixture of 50% by mass of butanediol and 50% by mass of a polypropylene glycol with a molecular weight of 500.
The transetherification and further condensation to the polytriazine ether is carried out discontinuously in the measuring kneader (from Haake Polylabsystem 540p). After preheating to 175 ° C., 45 g of the triazine ether mixture and 35 g of the mixture of the diol components are metered into the kneading chamber and kneaded at a speed of 50 minutes to 12 minutes. The alcohol mixture released during the compounding is removed from the kneading chamber by vacuum. After 10 minutes, 5% by mass of Na montmorillonite (Südchemie AG) and 5% by mass, based in each case on the aminotriazine mixture, of polyamide D1466 (Ems-Chemie) are added and kneaded for a further 5 minutes.
The polytriazine ether is removed after cooling and ground in a universal mill 100 UPZ / 11 (Alpine Hosokawa) with a beating disc and a 2 mm sieve.
8. 2 Manufacture of panels reinforced with continuous glass fibers
For the production of continuous glass fiber-reinforced aminoplast sheets, 10 batches of the granulate produced in 8.1 are melted in a laboratory extruder at 195 C and continuously applied via a slot die to a glass fiber fleece (105 g / m2) moved at 0.8 m / min. The impregnation increases the basis weight of the glass fiber fleece to 155 g / m2. The impregnated glass fiber fleece, together with two other glass fiber fleeces treated in this way, is continuously fed through a heating chamber at 155 C into a double belt press and at 180 C with a pressure of 20 bar to the bond pressed.
The mechanical test of test specimens that were milled out of the composite showed an elastic modulus of 6.3 GPa, an elongation at maximum force of 4.2%, an impact strength of 15 kJ / m2 and a water sorption of 0 , 14%.
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