CH643484A5

CH643484A5 - Process for producing a polyamide moulding designed as a laminated article

Info

Publication number: CH643484A5
Application number: CH423879A
Authority: CH
Inventors: Arthur Handtmann; Guenter Haupt; Erwin Gebhard
Original assignee: Elteka Kunststoff
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1979-05-07
Publication date: 1984-06-15
Also published as: DE2820180C2; DE2820180B1

Description

20 Die Aufgabe der Erfindung ist mithin darin zu sehen, Polyamidformkörper mit Werkstoffeigenschaften bereitzustellen, die unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften des reinen Gusspolyamids zur Vereinfachung der Konditionierung der Zusatzstoffe günstiger sind, als es der Sum-25 menwirkung solcher Zusatzstoffe entspricht. 20 The object of the invention is therefore to be seen in providing shaped polyamide bodies with material properties which, taking into account the material properties of the pure cast polyamide, are easier to simplify the conditioning of the additives than corresponds to the overall effect of such additives.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Herstellen eines als Schichtkörper ausgebildeten Polyamidformkörpers, bei dem zunächst ein Grundkörper aus einem durch aktivierte anionische Polyme-30 risation von monomerem Laurinlactam erhältlichen Gusspolyamid hergestellt und dann auf wenigstens einen Teilbereich der Oberfläche dieses Grundkörpers eine Schicht aus einem ebenfalls durch aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam erhältlichen Gusspolyamid 35 aufgegossen wird, wobei wenigstens das zur Herstellung des Grundkörpers oder zum Aufgiessen der Schicht verwendete Gusspolyamid mit Verstärkungsmitteln, Füllstoffen, Gleitmitteln und/oder mit weiteren Zusatzstoffen modifiziert ist. Nach der Erfindung lässt sich damit ein als Schichtkör-40 per ausgebildeter Polyamidformkörper herstellen, bei dem die beiden Schichten wählbarer Stärke unterschiedliche Werkstoffeigenschaften aufweisen. Über diese Kombination ist es möglich, für einen jeweiligen Anwendungsbereich optimale Voraussetzungen zu schaffen. Dabei liegt die Er-45 kenntnis zu Grunde, dass sich das durch aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam erhältliche Gusspolyamid beim Aufgiessen als Beschichtung auf einen Grundkörper mit dessen Polyamidanteil nach Art einer Schweissverbindung innig verbindet, die dabei eine so starke so Festigkeit entwickelt, dass es auch unter extremeren mechanischen Beanspruchungen zu keinem Ablösen der Beschichtung von dem Grundkörper kommt. To achieve this object, the invention consists in a method for producing a polyamide molded body in which a base body is first produced from a cast polyamide obtainable by activated anionic polymerization of monomeric laurolactam and then a layer is applied to at least a portion of the surface of this base body is poured from a cast polyamide 35, which is likewise obtainable by activated anionic polymerization of monomeric laurolactam, at least the cast polyamide used for the production of the base body or for pouring on the layer being modified with reinforcing agents, fillers, lubricants and / or with further additives. According to the invention, it is thus possible to produce a molded polyamide molded body in which the two layers of selectable thickness have different material properties. With this combination it is possible to create optimal conditions for a particular application. The Er-45 is based on the knowledge that the cast polyamide obtainable by activated anionic polymerization of monomeric laurolactam, when poured as a coating on a base body, intimately bonds with its polyamide portion in the manner of a welded joint, which develops such a strong enough strength that it Even under more extreme mechanical loads, the coating does not come off the base body.

Der erfindungsgemässe Polyamidformkörper lässt sich folglich als eine Auswahl unter den folgenden Alternativen 55 darstellen: The shaped polyamide body according to the invention can consequently be represented as a selection from the following alternatives 55:

A: Grundkörper aus reinem Gusspolyamid B: Grundkörper aus mit wenigstens einem Zusatzstoff modifizierten Gusspolyamid C: Beschichtung aus reinem Gusspolyamid 60 D: Beschichtung aus mit wenigstens einem bezüglich des Zusatzstoffes des Grundkörpers unterschiedlichen Zusatzstoff modifizierten Gusspolyamid. A: Basic body made of pure cast polyamide B: Basic body made of cast polyamide modified with at least one additive C: Coating made of pure cast polyamide 60 D: Coating made of at least one additive modified cast polyamide with respect to the additive of the basic body.

Die Kombination A mit C ist nicht vorgesehen. Die bei diesen Alternativen berücksichtigte Differenzierung in einen 65 Grundkörper und in eine Beschichtung ist dabei so zu verstehen, dass der Grundkörper den Kern des Polyamidformkörpers bilden soll, also beispielsweise im Falle eines Stirnzahnrades dessen Nabe einschliesslich der Radscheibe und The combination A with C is not intended. The differentiation into a base body and a coating taken into account in these alternatives is to be understood in such a way that the base body is to form the core of the polyamide molded body, that is to say, for example, in the case of a spur gear, its hub including the wheel disk and

3 3rd

643 484 643 484

gegebenenfalls auch einschliesslich des Zahnkranzes, während die Beschichtung die Oberfläche eines solchen Kerns des Polyamidformkörpers sein soll, die unterschiedliche Werkstoffeigenschaften entwickeln soll, also im Falle eines Stirnzahnrades dessen Verzahnung, die für den Zahneingriff mit einem Gegenrad beispielsweise verschleissfester sein muss als die Nabe und die Radscheibe. Für ein Stirnzahnrad würde mithin die Kombination B und C in Betracht kommen, wobei als Zusatzstoff für den Grundkörper Verstärkungsmittel, wie Glasfasern oder Glaskugeln, in Betracht kommen. Zur Bereitstellung eines besonders weichen Zahneingriffs könnte dafür alternativ auch die Kombination B und D ausgewählt werden, wobei als Zusatzstoff für die Beschichtung Gleitmittel, wie Graphit oder Molybdänsulfat, in Betracht kommen. Die Kombination B und C kann auch für den chemischen Behälterbau in Betracht kommen, wobei die hohe Chemikalienbeständigkeit des reinen Gusspolyamids der Beschichtung kombiniert werden kann mit einer günstigen elektrischen Leitfähigkeit des Grundkörpers, indem dafür dessen Gusspolyamid beispielsweise mit Kupfer- oder Graphitpulver modifiziert wird. Weiter kann beispielsweise die Kombination A und D oder auch die Kombination B und D für Flächenheizelemente benutzt werden, indem hierfür das Gusspolyamid der Beschichtung mit einem gut stromleitenden Zusatzstoff modifiziert wird. Wird das Gusspolyamid der Beschichtung indessen mit einem Isolierstoff modifiziert, dann ist in derselben Kombination ein entsprechender Isolierkörper bereitgestellt, dessen Festigkeit durch die Werkstoffeigenschaften des Grundkörpers bestimmt wird. optionally also including the ring gear, while the coating should be the surface of such a core of the polyamide molded body, which is to develop different material properties, i.e., in the case of a spur gear, its toothing, which, for example, must be more wear-resistant than the hub and the wheel disc for meshing with a counter gear . Combination B and C would therefore be considered for a spur gear, reinforcing agents such as glass fibers or glass balls being considered as additives for the base body. Alternatively, the combination B and D could also be selected to provide a particularly soft tooth engagement, lubricants such as graphite or molybdenum sulfate being considered as additives for the coating. The combination B and C can also be considered for chemical container construction, where the high chemical resistance of the pure cast polyamide of the coating can be combined with a favorable electrical conductivity of the base body by modifying its cast polyamide with copper or graphite powder, for example. Combination A and D or combination B and D can also be used for surface heating elements by modifying the cast polyamide of the coating with a highly conductive additive. If, however, the cast polyamide of the coating is modified with an insulating material, a corresponding insulating body is provided in the same combination, the strength of which is determined by the material properties of the basic body.

Mithin ist erkennbar, dass auf diese Weise auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnittene optimale Eigenschaften für einen solchen Polyamidformkörper zur Verfügung gestellt werden können, wobei es mehr selbstverständlich ist, dass die Schichtstärken es Grundkörpers und der Beschichtung an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Die Beschichtung kann also eine gegenüber dem Grundkörper kleinere oder grössere sowie auch eine gleichgrosse Schichtstärke aufweisen. Der Herstellungsvorteil eines solchen erfindungsgemässen Polyamidformkörpers liegt dabei im wesentlichen in der Möglichkeit, mit einer ersten zu poly-merisierenden Lactamschmelze optimale Werkstoffeigenschaften für den jeweiligen Grundkörper unterschiedlich gestalteter und für verschiedene Anwendungsbereiche vorgesehener Formkörper zu erzielen und zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt dann diese Formkörper unter Verwen-5 dung einer jeweils zweiten zu polymerisierenden Lactamschmelze dann mit einer Beschichtung zu versehen, die eine dem jeweiligen Anwendungsfall genügende, ebenfalls optimale Werkstoffeigenschaft aufweist. Mithin ist es auch möglich, Konstruktionsteile, die sich im praktischen Betrieb io als anfällig erwiesen haben, auch noch nachträglich mit einer solchen Beschichtung zu versehen, wobei es die Dünnflüssigkeit der bei einer solchen aktivierten anionischen Polymerisation von monomerem Laurinlactam anfallenden Schmelze erlaubt, auch kompliziertere Formgebungen des jeweiligen 15 Konstruktionsteils völlig gleichmässig mit einer solchen Beschichtung zu versehen. It can thus be seen that optimal properties tailored to the respective application can be made available for such a polyamide molded body, it being more natural that the layer thicknesses of the base body and the coating are adapted to the respective application. The coating can therefore have a layer thickness that is smaller or larger than that of the base body, and also has the same size. The manufacturing advantage of such a polyamide molded body according to the invention essentially lies in the possibility of using a first lactam melt to be polymerized to achieve optimal material properties for the respective base body of differently shaped molded bodies and intended for different areas of application and then using these molded bodies at any later point in time. 5 of a second lactam melt to be polymerized then to be provided with a coating which also has an optimal material property which is suitable for the respective application. It is therefore also possible to retrofit structural parts that have proven to be susceptible in practical operation to such a coating, the thin liquid of the melt resulting from such an activated anionic polymerization of monomeric laurolactam also allowing for more complicated shapes of the respective 15 structural part to be provided with such a coating in a completely uniform manner.

Die zwischen dem Grundkörper und der Beschichtung bestehende Schweissverbindung ist für zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Polyamidformkörpers in den 20 beiden Schliffbildern der Zeichnung erkennbar, die mittels eines Zeiss-Polarisationsmikroskops bei 200facher Vergrös-serung von einem Mikrotomschnitt eines Probekörpers aufgenommen wurden. Die Fig. 1 zeigt die Verhältnisse bei einem Polyamidformkörper, bei dem der auf der linken Bild-25 seite befindliche Grundkörper aus reinem Gusspolyamid besteht und ein sphärolithisches Kristallgefüge aufweist, während die deutlich über eine Schweissnaht getrennte, auf der rechten Bildseite befindliche Beschichtung aus einem mit Glasfasern modifizierten Gusspolyamid besteht. Auch bei 30 der Fig. 2 ist auf der linken Bildseite das sphärolithische Kristallgefüge des aus reinem Gusspolyamid bestehenden Grundkörpers erkennbar, der über eine entsprechende Schweissverbindung von der auf der rechten Bildseite befindlichen Beschichtung getrennt ist, die dabei aus einem 35 Gusspolyamid besteht, das mit einem Gemisch aus Glasfasern und Glaskugeln modifiziert wurde. The welded connection existing between the base body and the coating can be seen for two exemplary embodiments of the polyamide molded body according to the invention in the 20 micrographs of the drawing, which were recorded by means of a Zeiss polarization microscope at a 200-fold magnification of a microtome section of a test specimen. Fig. 1 shows the situation with a molded polyamide body, in which the base body on the left-hand side is made of pure cast polyamide and has a spherulitic crystal structure, while the coating, which is clearly separated by a weld seam, is located on the right-hand side of the image Glass fiber modified cast polyamide exists. Also on 30 of FIG. 2, the spherulitic crystal structure of the base body consisting of pure cast polyamide can be seen on the left-hand side of the picture, which is separated from the coating on the right-hand side of the picture by a corresponding welded joint, which consists of a 35 cast polyamide which is coated with a Mixture of glass fibers and glass balls was modified.

Sowohl der Grundkörper als auch die aufgegossene Schicht können mit Verstärkungsmitteln wie Glasfasern 40 oder Glaskugeln, Füllstoffen wie Kieselgur oder Quarzsand, Gleitmitteln wie Graphit oder Molybdänsulfat und/oder mit weiteren Zusatzstoffen modifiziert sein. Both the base body and the cast layer can be modified with reinforcing agents such as glass fibers 40 or glass balls, fillers such as diatomaceous earth or quartz sand, lubricants such as graphite or molybdenum sulfate and / or with other additives.

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

643 484 2 PATENT CLAIMS

1. A process for producing a polyamide molded body in the form of a laminated body, characterized in that first a base body is produced from a cast polyamide obtainable by activated anionic polymerization of monomeric laurolactam and then that at least a portion of the surface of this base body is made of a layer also made by activated anionic polymerization Casting polyamide available from monomeric laurolactam is poured on, at least the cast polyamide used for producing the base body or for pouring the layer is modified with reinforcing agents, fillers, lubricants and / or with other additives.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cast polyamides used for producing the base body and for pouring the layer are modified differently with additives.

DE-AS 1 570 876 discloses a process for the production of shaped polyamide bodies by the polymerization of lactams which contain more than six ring members in the presence of alkaline catalysts and activators, optionally also in the presence of additives. Reinforcing agents such as asbestos, glass fibers or glass fabric, stabilizers, dyes, pigments, lubricants such as graphite, molybdenum disulfide and polytetrafluoroethylene, substances regulating crystallization such as barium sulfate and active carbon black, as well as polyamide wastes, which are either only partially or in the the total amount of the lactam melt to be polymerized, which is provided, is added before it is introduced into the casting mold. As an alternative, it is provided to arrange these additives in at least partial amounts in the casting mold before the lactam melt to be polymerized is introduced into the casting mold, it being considered expedient, for example in the case of the reinforcing agents, to combine them beforehand with part or all of the amount for one to impregnate such activated anionic polymerization activator and / or the alkaline catalyst. When using hy-drazides, acylazides and / or thioazylazides as activators, it should be possible for this process to also produce polyamide moldings, such as ship's propellers or gearwheels, based on laurolactam, which are completely free of voids with an overall microcrystalline structure have very good mechanical properties at relatively high temperatures.

When processing monomeric laurolactam by means of such an activated anionic polymerization using, for example, a plant in accordance with US Pat. No. 3,793,255, knowledge has been specifically acquired that the pure cast polyamide already has a high dimensional stability and dimensional stability, an outstanding sliding wear resistance and chemical resistance and generally has better strength values than other polyamides in this group, so that modification with such additives is generally not necessary. However, such a modification can also be considered in individual cases if these basically favorable material properties are to be further increased for a specific area of application, i.e. if the molded body is to have, for example, a higher modulus of elasticity or a higher notched impact strength, which is then due to the modification of the polymerized material Lactam melt can be achieved in particular with glass fibers or also with glass balls, including hollow glass balls. On the other hand, a molded body consisting of a cast polyamide modified in this way no longer has the same good sliding properties as the pure cast polyamide due to such embedded reinforcing agents, and due to the greater hardness there is also greater brittleness of the io material, with which the special one The scope of application of the cast polyamide modified in this way has corresponding limits which can only be checked with suitable compromise solutions to the extent of the modification with other additives. As a result, the manufacturing process of such shaped polyamide bodies is relatively complicated, especially when working with changing batches and when changing over to shaped bodies with changing material properties, for which special characteristic values are desired.