DD151460A1 - Treibmittelkonzentrat fuer thermoplastische kunststoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Treibmittelkonzentrat fuer thermoplastische Kunststoffe, das zur Herstellung geschaeumter Artikel eingesetzt wird. Ziel ist es, die Qualitaet der Schaumstoffartikel zu verbessern, den technisch-oekonomischen Herstellungsaufwand zu verringern und Einsparungen an polymeren Zusatzstoffen zu erreichen. Die Aufgabe besteht darin, ein Treibmittelkonzentrat zu schaffen, das eine kontinuierliche Herstellung ohne vorzeitiges Aufschaeumen im Extrusionsverfahren ermoeglicht u. bei dem das Treibmittel gleichmaeszig in der Traegersubstanz verteilt ist. Als Loesg. wird vorgeschlagen, dasz d. Traegersubstanz d. Treibmittelkonzentrats aus einem durch Chlorierg. v. Aethylenpolymerisaten hergestellten chlorierten Polyaethylen mit einem Chlorwert v. 1 bis 20 Gew.T. besteht.D. Viskositaet der Aethylenpolymerisate, gemessen im Ubbelohde-Viskosimeter bei 140 Grad C, liegt im Bereich von 1 bis 1000 mm&exp2!/s. Die Chlorierung der Aethylenpolymerisate erfolgt in Loesung. Der Treibmittelanteil betraegt 5 bis 50 Gew. T. Dieses Treibmittelkonzentrat kann im Extrusionsverfahren hergestellt werden. Das Treibmittel laeszt sich sehr gut einmischen und ist gleichmaeszig verteilt, wodurch eine feine, gleichmaeszige Zellstruktur erreicht wird.

Description

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VEB CHSiIBKOMBUiAT BITTERFEID Bitterfeld, 14. 5. 1980

2073

Treibmittelkonzentrat für thermoplastische Kunststoffe

Anwe ndungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Treibmittelkonzentrat für thermoplastische Kunststoffe, das zur Herstellung geschäumter Artikel eingesetzt wird. Die Herstellung der geschäumten Kunststoffartikel kann nach dem Spritzgieß-, Extrusionssowie nach dem Kalandrierverfahren erfolgen«

Charakteristik der, bekannten technischen lösungen

Zur Herstellung geschäumter Kunststoffartikel ist eine Vielzahl von Treibmittelsystemen bekannt, die in physikalische und chemische Treibmittel untergliedert werden. Die chemischen Treibmittel zersetzen sich in einem bestimmten Temperaturbereich und spalten dabei gasförmige Bestandteile ab. Das Treibmittel wird entweder mit dem pulverförinigen Thermoplast vermischt oder auf Granulat mit Hilfe eines HaftVermittlers aufgetrommelt. Um eine gleichmäßige Schaumstruktur zu erreichen, ist es erforderlich, daß das Treibmittel in

IHM IQQfi, er

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dem zu verschäumenden Kunststoff homogen dispergiert ist. ' In der Praxis bestehen jedoch erhebliche Schwierigkeiten'bei der Einmischung der Treibmittel, so daß die bereitzustellenden Artikel häufig eine ungleichmäßige Zellstruktur aufweisen. Dadurch verschlechtern sich"die Eigenschaftswerte, und es treten unterschiedliche Eohdichten auf. Ss gibt nur wenige Treibmittel, die sich befriedigend mit dein Polymerisat vermischen lassen. Um diese Nachteile zu vermeiden und eine we sentlieh verbesserte Einarbeitbarkeit der Treibmittel zu erreichen, wurden sogenannte TreibmitteIkonzentrate entwickelt.

In der DE-OS 1 504 216 und der DE-OS 1 544 831 sind Treibmitte Ikonzentrate und die Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben_e Die Trägersubstanz für dieses Treibmittelkonzentrat besteht aus einem bei Normaltemperatur festen, amorphen Polypropylen (DS-OS 1 504 216) oder einem Mischpolymerisat von Propylen und einem weiteren 1-0lefin. (DE-OS 1 544 831). Ferner ist ein Treibmittelkonzentrat bekannt, bei dem Hochdruckpolyäthylen als Träger sub stanz verv/endet wird. Der Machte il dieser TreibmitteIkonzentrate besteht in ihrer mangelnden Verträglichkeit mit chlorierten Vinylpolymerisäten; deshalb haben sie lediglich bei Polyolefinen eine praktische Anwendung gefunden.

Ein weiterer iiachteil dieser Treibmittelkonzentrate ist ihre zeitaufwendige, diskontinuierliche Herstellung. Das Treibmittel wird in einem unter Wärmeeinwirkung geschmolzenen amorphen Polypropylen bzw. Propylenmischpolymerisat in einem Rührbehälter dispergiert. Nach Beendigung des Eührvorganges wird die Schmelze abgezogen, gekühlt und zerkleinert. Das so hergestellte Treibmittelkonzentrat wird in das zu verschäumende Polymerisat eingemischt. .

Amorphes Polypropylen ist bei Bormaltemperatur sehr v/eich, besitzt eine starke Oberflachenklebrigkeit und läßt sich nicht homogen vermischen. Dadurch ist es erforderlich, zusätzlich

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einen polymeren Stoff als Härtemittel zuztunisehen. Andere polymere Werkstoffe als Polyäthylen, Polypropylen bzw· dessen Mischpolymerisate sind für den Einsatz als Trägersubstanz für Treibmittelkonzentrate nicht bekannt«

Die Treibmittelkonzentrate lassen sich demzufolge nur nach diesen unwirtschaftlichen, arbeitsintensiven Verfahren herstellen·

Zie 1, .der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist, die Qualität der herzustellenden Schaumstoffartikel sowohl auf Basis von Polyolefinen als auch auf Basis von chlorierten Yiny!polymerisaten zu verbessern, insbesondere eine einheitliche Dichte und bessere Eigenschaftswerte zu erreichen, den technisch-ökonomischen Herstellungsaufwand für die Treibmittelkonzentrate zu verringern und Einsparungen an polymeren Werkstoffen, die als Härtemittel dienen, zu ermöglichen·

!Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe dex Erfindung besteht darin, ein Treibmittelkonzentrat zu schaffen, das eine kontinuierliche Herstellung ohne vorzeitiges Aufschäumen im Extrusionsverfahren ermöglicht und bei dem das Treibmittel homogen in der Trägersubstanz verteilt ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tragersubstanz aus einem durch Chlorierung von Athylenpolymerisaten hergestellten Polyäthylen mit einein Chlorwert von 1 bis 20 Gew,~#> besteht«

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch den Einsatz dieses chlorierten Polyäthylens als Trägersubstanz eine einfache j ökonomisch sehr günstige Herstellung des Treibmittel-

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konzentrats im Extrusionsverfahren möglich ist. Das chlorier« te Polyäthylen weist gegenüber den bisher bekannten Trägersubstanzen eine Vielzahl von Vorteilen auf*

Es eignet sich sehr gut als'Trägersubstanz, da es ein gleichmäßiges Einmischen des Treibmittels ermöglicht und somit ein homogenes Treibmittelkonzentrat herstellbar ist« Das außerordentlich günstige Fließverhalten des chlorierten Polyäthylens erlaubt die Herstellung von Treibmitte!konzentraten mit Treibmitteln, die einen niedrigen Zersetzungsbereich aufweisen, ohne daß es zu einem vorzeitigen, unerwünschten Aufschäumen kommt. Das erfindungsgemäße Treibmittelkonzentrat läßt sich wie folgt herstellen:

Das in pulvriger !Form vorliegende chlorierte Polyäthylen wird mit einem Treibmittel in einem Schnellmischer bei Temperaturen bis zu 50 C homogen vermischt· Die Mischung wird in einen Extruder gegeben und bei Temperaturen, die unterhalb des Zersetzungsbereiches des Treibmittels liegen, ρlast izierte Als Aufbereitungsextruder können sowohl Ein- als auch Doppelschneckenextruder eingesetzt werden* Die aus dem Extruder austretenden Stränge werden gekühlt und anschließend granuliert. Die Viskosität der Athylenpolymerisate, gemessen in einem Übbelohde-Viskosimeter bei I40 ⁰C, liegt im Bereich von 1 bis 1000 mm /s. Die Chlorierung der Athylenpolymerisate erfolgt in Lösung.

Aufgrund der möglichen Variationen hinsichtlich des Chlorwertes und der Viskosität der Üthylenpolymerisate wird eine große Variabilität der Träger sub stanz erreicht«, Die eingesetzten Athylenpolymerisate können nach dem lüederdruck- oder Hochdruckpolymerisationsverfahren hergestellt werden.

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Die Y/aiii des Treibmittels ist abhängig vom Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich des zu verschäumenden Polymeren. Der der Trägersubstanz zugemisehte Anteil Treibmittel beträgt 5 bis 50 Gew·-Teile« Als Treibmittel kommen bei liormaltemperatur feste ehemische Treibmittel zum Einsatz. Besonders geeignet sind Azodicarbonamid, H,B"'-Dinitrosopentamethylentetramin, Diazoaminobenzol und Pjp'-Oxybisbenzolsulfonylsemicarbazid. Diese Treibmittel können einzeln oder als Gemisch von zwei und mehr Treibmitteln eingesetzt werden*

Das Treibmittelkonzentrat kann auch geringe Mengen an Stabilisatoren Aktivatoren, Inhibitoren, Farbmitteln und anderen Hilfsstoffen enthalten. Das Treibmittelkonzentrat fällt in fester, rieselfähiger, granulierter Form an und wird zusammen mit dem zu verschäumenden Polymeren vermischt. Dies kann z. B₉ in Schnellmischern, auf Mischwalzwerken oder in J.nnenmischern durchgeführt werden. Die Herstellung der geschäumten Kunststoffartikel kann nach den an sich bekannten Verfahren wie z. B. Extrusion oder Spritzgießen erfolgen.

Das erfindungsgemäße Treibmittelkonzentrat ist für die 7er-Echäumung einer Vielzahl thermoplastischer Werkstoffe, wie chlorierte Yiny!polymerisate, Polystyrol, Homo- und Copolymerisate von Olefinen, geeignet. Die mit dem neuen Treibmitte !konzentrat hergestellten Artikel weisen eine ausgezeichnete Oberflächenqualität auf und haben eine feine, gleichmäßige Zellstruktur, wobei der Zelldurchmesser 0,02 bis 0,03 mm beträgt«

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Ausführungsbeispie 1 ·

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert werden. .

Beispi.e_l 1 .

Aus folgenden Bestandteilen wird ein Treibmitte!konzentrat hergestellt:

- Azodicarbonamid -30 Gewichtsteile

- chloriertes Polyäthylen 68,4 Gewichtsteile (mit Cl-Wert von 5 Gew.-^

und einer Viskosität von 850 mm²/s)

- 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)- 1,6 Gewichtsteile propan als Wärme stabilisator

Diese Bestandteile werden in einem sehne Häufenden Mischer vorgelegt und innerhalb von 7 Minuten bis zu einer !Temperatur von 50 ⁰C homogen vermischt.

Das trockene, rieselfähige Gemisch wird über einen Einfülltrichter In einen Einschneckenextruder mit folgender Charakteristik gegeben:

Schneckendurchmesser D: 45 nun wirksame Schneckenlänge: 25xD

Die Schneckendrehzahl beträgt 40 UpM, die Extrusionstemperaturen werden wie folgt eingestellt:

Zylindertemperaturen (⁰C): 80-90-110-105 Temperatur an der lochplatte (⁰C): 111

Das Gemisch wird im Extruder plastiziert und homogenisiert und durch eine lochplatte zu Strängen mit einem Durchmesser von 3 mm extrudiert, die durch Heißabschlag zu einem zylin-

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derförmigen Granulat verformt werden, das anschließend intensiv abgekühlt wird« Dieses Treibmittelkonzentrat liegt in vollständig unge schäunitem Zustand vor.

Sine Menge von 1,6 Gewichtsteilen Treibmittelkonzentrat wird mit 100 Gewichtsteilen eines kristallinen Polypropylens im Kaltmischer vermischt und im Spritzguß— und Extrusionsverfahren verarbeitet. Die gefertigten geschäumten Formkörper besitzen bei'einwandfreier Oberflächenausbildung einen feinen, gleichmäßigen Schaum« Die Zellen weisen einen mittleren Durchmesser von 0,026 mm auf_e

Unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen wird ein Treibmitte lkonzentrat der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

- Azodicarbonamid 20 Gewichtsteile

- chloriertes Polyäthylen mit einem 78,1 Gewichtsteile

Chlorwert von 18 Gew.-# und einer

ο Viskosität von 600 mm /s

- 2,2-Bis~(p-hydroxyphenyl)-proρan 1,9 Gewichtsteile

Dieses Treibmittelkonzentrat liegt in vollständig ungeschäumtem Zustand vor»

2,0 Gewichtsteile des Treibmittelkonzentrats werden im KaItmischer mit 100 Gewichtsteilen eines bleistabilisierten PVC-hart-Dryblends vermischt und im Spritzguß-, Extrusions- und Kalandrierverfahren verarbeitet. Die gefertigten geschäumten Formkörper weisen glatte Oberflächen auf und einen feinen, gleichmäßigen Schaum. Ihr mittlerer Zelldurchmesser beträgt 0,03 mm.

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Beispiel 3 .

Es wird analog Beispiel 1 ein Treibmittelkonzentrat ans

- Azodicarbonamid 25 Gewichtsteile

- chloriertem Polyäthylen 64 Gewichtsteile mit einem Chlorwert von 15

und einer Viskosität von 350 mm /s

« Zinkoxid ' 10 Gewichtsteile

- 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)-propan 1 Gewichtsteil

hergestellt.Dieses Treibisitte !konzentrat liegt in vollständig iznge schäumt em Zustand vor.

1j8 Gewichtsteile des Treibmittelkonzentrats werden im KaItmischer mit einem aus 60 Gewichtsteilen P7C und 40 Gewicht steilen Weichmacher bestehenden PVC-weieh-Granulat vermischt und im Spritzguß-, Extrusions- und Kalandrierverfahren verarbeitet. Die gefertigten geschäumten !Formkörper besitzen eine Zellgröße von 0_?2 mm Durchmesser.

Ein nach der folgenden Rezeptur gefertigtes Treibmittelkonzentrat wird analog Beispiel 1 hergestellt:

- PjP'-Diphenylsulfohydrasid 25 Gewichtsteile

- chloriertes Polyäthylen 74»7 Gewichtsteile mit einem Chlorwert von 8

und einer Viskosität von 900 mm /s - 2,2-Bis-(p-hydroxylphenyl)-propan 0,3 Gewichtsteile

2,0 Gewichtsteile des ungeschäumten Treibmittelkonzentrats v/erden im Kaltmischer mit 100 Gewicht steilen Polyäthylen hoher Dichte vermischt und im Spritzguß- und Extrusionsverfahren verarbeitet. Der Zelldurchmesser der geschäumten Formkörper beträgt 0,22 mm. . .

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Beispiel 5 ..,'[.

Ein Treibmitte llconzentrat, bestehend aus

- Azodicarbonamid 20 Gewicht steile

- chloriertem Polyäthylen mit einem 78 Gewichtsteile Chlorwert von 5 Gew*-# und einer

Viskosität von 950 mm /s

- 2,2-Sis-(p-hydroxylphenyl)-propan 2,0 Gewichtsteile,

wird unter den Bedingungen entsprechend Beispiel 1 gefertigt und eine Menge von 3*6 Gewichtsteilen Polystyrol im Kaltmischer vermischt und im Spritzgußverfahren verarbeitet, Me hergestellten geschäumten Formkörper besitzen einen feinen, gleichmäßigen Schaum und einen Zelldurchmesser von 0,29 mm. ^v

Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)

100 Gewichtsteile Polystyrol werden ohne Verwendung des Treibmitte!konzentrats gemäß der Erfindung mit der gleichen Menge Azodicarbonamid, wie in Beispiel 5 angegeben, vermischt und im Spritzgußverfahren verarbeitet. Die hergestellten geschäumten Formkörper weisen eine unregelmäßige Schaumstruktur auf. Der Zellendurchmesser schwankt von 0,3 bis 0,7 mm.

Claims (6)

221817 -10- 2073 Erfindung sanspruch

1. Treibmittelkonzentrat für thermoplastische Kunststoffe, bestehend aus einem bei Iiormaltemperatur festen chemischen Treibmittel und einem Polyolefin als Trägersubstanz, gekennzeichnet dadurch, daß die Trägersubstanz aus einen durch Chlorierung von Äthylenpolymerisaten hergestellten chlorierten Polyäthylen mit einem Chlorwert von 1 bis 20 Gew.-fo besteht,

2. Treibmittelkonzentrat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Viskosität der Athylenpolymerisate, gemessen im Ubbelohde-Viskosimeter bei 140 C, im Bereich von 1 bis 1000 mm²/s liegt·

3. Treibmitte!konzentrat nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Chlorierung der Athylenpolymerisate in lösung erfolgt, .

4· Treibmittelkonzentrat nach den Punkten 1 bis 3> gekennzeichnet dadurch, daß die Äthylenpolymerisate nach dem ETiederdruck- oder Hochdruckpolymerisationsverfahren hergestellt werden»

5» Treibmitte!konzentrat nach den Punkten 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, 'daß der Treibmittelanteil 5 bis 50 Gewichtsteile beträgt,

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6· Treibmitte !konzentrat nach den Punkten 1 bis 5> gekennzeichnet dadurch, daß es geringe Mengen an Stabilisatoren, Äktivatoren, Inhibitoren, Farbmitteln und anderen Hilfsstoffen enthält«