DD152799A2

DD152799A2 - Verschaeumbare thermoplastische formmasse auf der basis von vinylchlorid-polymerisaten

Info

Publication number: DD152799A2
Application number: DD22181580A
Authority: DD
Inventors: Klaus Wetzel; Eckehard Lange; Margitta Lehmann; Harald Schaefer; Kurt Trautner
Original assignee: Klaus Wetzel; Eckehard Lange; Margitta Lehmann; Harald Schaefer; Kurt Trautner
Priority date: 1980-06-13
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-12-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verschaeumbare thermoplastische Formmasse auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten nach WP 127814. Diese Formmasse wird insbesondee zur Herstellung geschaeumter Rohre und Profile angewendet. Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchseigenschaften der herzustellenden Artikel zu verbessern und ihren Ausseneinsatz zu ermoeglichen. Die Aufgabe besteht darin, verbesserte Eigenschaftswerte in Bezug auf die Steifigkeit, die Waermeformbestaendigkeit, die Schlagzaehigkeit und die mechanische Festigkeit zu erreichen, wobei sich diese Eigenschaftswerte bei veraendernden aeusseren Witterungseinfluessen nicht verschlechtern sollen.

Description

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VEB CHEMISKOMBBIAT BITTERPELD .Bitterfeld, 25. 4· 19ί

2052

Verschäumbare thermoplastische Formmasse auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten

(Zusatz zu DD-PS 127 814 - "WP 0 08 i/194' 785)

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine verschäumbare thermoplastische Formmasse auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten nach DD-P3 127 814, die Treibmittel, Pullstoffe, Modifikatoren und andere Zusatzstoffe enthält. Diese Formmasse wird insbesondere zur Herstellung geschäumter Rohre und Profile angewendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits eine Vielzahl verschäumbarer thermoplastischer Pornimassen auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten bekannt. Die mit diesen Formmassen herge

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stellten Formartikel bzw. Halbzeuge besitzen gegenüber den kompakten Vinylchlorid-Polymerisaten eine verminderte Steifigkeit und Festigkeit.

Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Verschäumbarkeit werden den Formmassen verschiedene Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfen, wie z.B. monomere und polymere Weichmacher, elastomere Stoffe und Copolymerisate zugegeben. Monomere Weichmacher besitzen eine hohe Flüchtigkeit und sind nicht migrationsbeständig. Außerdem verringern sie die Steifigkeit, die Wärmeformbeständigkeit und die Festigkeitseigenschaften. Der Einsatz polymerer Weichmacher führt zu einer geringfügigen Verbesserung dieser Eigenschaften, jedoch tritt dabei eine verminderte Kältefestigkeit auf. Me Anwendung von Vinylchlorid-Copolymerisaten anstelle von PVC führt zwar zu einer gewissen Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens und der Verschäumbarkeit, allerdings werden Steifigkeit und Festigkeit der geschäumten Formartikel und Halbzeuge ungünstig beeinflußt. Eine wesentliche Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften wird durch den Zusatz sogenannter Modifikatoren, wie z.B. Äthylen - Vinylazetat - Copolymere, ABS - Terpolymere, chlorierte Polyäthylene, Acrylnitril - Styrol Copolymere, Polymethacrylate und Acrylpolymerisate erreicht. Diese Modifikatoren müssen jedoch in großen Mengen (ca. 10 bis 30 Gewichtsteile) zugegeben v/erden und führen zu einer wesentlichen Verteuerung der Formmasse. Außerdem verringern sich die Steifigkeit, die Wärmeformbeständigkeit und die Festigkeit der herzustellenden Erzeugnisse.

Aus dem Hauptpatent DD-WP 127 814 ist zur Verbesserung der Steifigkeit und der Festigkeitseigenschaften bekannt,

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eine spezielle Füllstoffkombination einzusetzen, die aus einer hochdispersen Kieselsäure mit einem pH-Wert von 8 bis 9 und Kreide mit einem pH-Wert von 8 bis 9 und einer Teilchengröße von Kleiner als 10μη besteht. Diese Füllstoffkombination wird im Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10 in Mengen von 1,0 bis 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise 10 bis 20 Gewientsteilen, bezogen auf das Polymere, zugegeben.

Der Nachteil der Formmasse mit dieser pulverfö'rmigen Püllstoffkombination ist, daß die erforderlichen Schlagzähigkeitswerte nur durch den Einsatz großer Mengen an Modifikatoren erreicht werden. Ohne diese Zusätze sind die mit dieser Formmasse hergestellten Artikel für einen Außeneinsatz nicht geeignet.

Der Einsatz der Modifikatoren führt jedoch wiederum zu einer erheblichen Verringerung der Steifigkeit, der Wärmeformbeständigkeit und der Festigkeitseigenschaften. Außerdem ist damit ein enormer Preisanstieg verbunden.

Es wurde auch eine verschäumbare thermoplastische Formmasse vorgeschlagen (V/P C 08 J/216 879), bei der ein Polymergemisch, das aus

a) 50 bis 95 Gewichtsteilen, vorzugsweise 70 bis

90 Gev/ichtsteilen, Suspens ions -PVG mit einem K-Wert von 60 bis 70,

b) 5 bis 40 Gewichtsteilen, vorzugsweise 10 bis

30 Gewichtsteilen, eines Emulsions-PVC mit einem K-Wert von 60 bis 75» das nach dem Emulsionsverfahren unter Verwendung überwiegend anionaktiver Emulgatoren, denen vor und/oder nach der Polymerisation geringe Mengen an nichtionogenen Emulgatoren zugegeben wurden, hergestellt worden ist, und

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c) 1 Ms 20 Gewicht s teil en, vorzugsweise 5 Ms 10 Gewichtsteilen, eines Mikrosuspensions-PVC mit einem K-Wert von 60 bis 70, wobei das Emulsions-PVC gleich hohe Schüttdichten aufweist, besteht, verwendet wird.

Die mit dieser Formmasse hergestellten Artikel weisen eine gute Steifigkeit, ausreichende Festigkeits- und Schlagzähigkeitswerte auf. Für einen Außeneinsatz sind jedoch die aus dieser Formmasse bestehenden Artikel ungeeignet. Auf Grund der hohen Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Emulsions-PVC treten bei Hasse oder hoher Luftfeuchtigkeit Dimensionsänderungen auf. Bei niedrigen Temperaturen kommt es zu einer wesentlichen Verschlechterung der Schlagzähigkeitswerte. Ein weiterer Nachteil dieser Formmasse ist ihr geringer Füllstoffanteil, der sich negativ auf den Preis der Formmasse auswirkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchseigenschaften der aus dieser Formmasse hergestellten Artikel su verbessern und ihren Außeneinsatz zu ermöglichen.

Darlegung (IeS₁₁ Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschäumbare thermoplastische Formmasse auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten nach DD-IVP 127 814 zu schaffen, die verbesserte Eigenschaftswerte in bezug auf die Steifigkeit, die V/ärmeformbeständigkeit, die Schlagzähigkeit und die mechanische Festigkeit aufweist, die sich bei verändernden äußeren Witterungseinflüssen nicht verschlechtern.

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Es wurde nun gefunden, daß die Aufgabe gelöst wird, wenn der verschäumbaren thermoplastischen Formmasse nach Hauptpatent DD-PS 127 814 1 bis 8 Gewichtsteile eines Chlorierungsproduk-t es von Polyäthylen hoher Dichte mit einem Chlorgehalt von 34 bis 38 Gewichtsteilen zugegeben wird und der Anteil des Vinylchlorid-Polymerisates 75 bis 85 Gewichtsteile beträgt. Das Cnlorierungsprodukt des Polyäthylens ist nach einem Zweistufenverfahren hergestellt. Das verwendete Ausgangspolyäthylen weist ein Molekulargewicht'von mindestens 100 000 auf. Bei dem Zweistufenverfahren erfolgt in der ersten Stufe bei einer Temperatur von 15 bis 25 ⁰C eine Chlorierung in Suspension bis zu einem Chlorgehalt von 18 bis 22 Gewichtsteilen und in der zweiten Stufe bei einer !Temperatur von über 90 ⁰C eine Chlorierung in Lösung bis zu einem Endchlorgehalt von 34 bis 38 Gewichtsteilen. Als Yinylchloridpolymerisat wird ein Homo- oder Mischpolymerisat des Vinylchlorids mit geringen Antteilen an anderen ungesättigten Verbindungen, wie z.B. Vinylazetat, Propylen oder Vinylidenchlorid, verwendet .

Es zeigte sich, daß nur mit der erfindungsgemäßen Stoffkombination die verbesserten Eigenschaften erzielt werden können. Andere Chlorierungsprodukte des Polyäthylens führen zu negativen Ergebnissen. Die mit dieser neuen Formmasse hergestellten Formartikel bzw. Halbzeuge besitzen eine sehr gute Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitiger hoher Schlagzähigkeit·

Ausgehend von den bisherigen Erkenntnissen aus dem bekannten Stand der !Technik mußte angenommen v/erden, daß Modifikatoren bei den zur Schlagzähmachung üblichen

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Zusätze zu einer starken Verringerung der Festigkeits- und Steifigkeitswerte führen. Überraschenderweise tritt jedoch diese Eigenschaftsveränderung bei der erfindungsgeniäßen Kombination nicht auf.

Die verschiedenen Mischungsbestandteile können untereinander nach den bekannten Verfahren gemischt werden, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, den Modifikator und das Gleitmittel erst während des Mischprozesses bei steigenden Temperaturen zuzugeben. Die erfindungsgemäße Formmasse eignet sich sehr gut zur Herstellung geschäumter Formartikel und Halbzeuge und kann ohne Schwierigkeiten nach den bekannten Verfahren, wie z. B. Extrusion, verarbeitet werden. Die mit dieser Formmasse hergestellten Erzeugnisse sind besonders für einen Außeneinsatz geeignet. Somit v/ird die Formmasse bevorzugt zur Herstellung von Jalousie-, Rolladen-, Fensterprofilen und Wandverkleidungselementen eingesetzt.

Ausfülirungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

In einem schnellaufenden Mischer v/erden 79 Gewichtsteile Suspensions-PVC mit einem K-Wert 68; 15 Gewichtsteile Füllstoffkombination, bestehend aus hochdisperser Kieselsäure mit einem pH-Wert von 8 und Kreide mit einem pH-Wert von 8 und einer Teilchengröße von 6

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im Verhältnis von 1 : 7; 2,4 Gewichtsteile Stabilisator und 0,5 Gewichtsteile Treibmittel (Azodicarbonamid) vorgelegt. Bei steigender Temperatur werden 6 Gewichtsteile eines chlorierten Polyäthylens mit einem Chlorgehalt von 36 Gewichtsteilen (Molekulargewicht des Ausgangs Polyäthylens 123 000) und 1,0 Gewichtsteile Gleitmittel zugemischt· Dieses homogene Gemisch wird auf einem EinscEoieckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 45 mm und einer Schneckenlänge von 22 D bei Verarbeitungstemperaturen von 148 bis 173 °C zu geschäumten Rohren mit den Abmessungen 50 χ 1,8 mm verarbeitet ·

Aus den Rohren werden Prüfkörper herausgearbeitet, an denen die Rohdichte gemäß TGL 14 075, Schlagbiegefestigkeit (Schlagzähigkeit) in Anlehnung an TGL 14 068 bei -20 ⁰C, die Zugfestigkeit gemäß TGL 14 070 und die Steifigkeit, gemessen als Ε-Modul gemäß DHJ 53 457 bestißsmt werden. Folgende Werte werden erreicht:

Eichte:	o,	76 g/cm³
Schlagbiegefestigkeit:	29	EitT/mm
Zugfestigkeit:	26	MPa
E-Modul:	1640	MPa
Beispiel 2

In gleicher Verfahrensweise wie im Beispiel 1 wird ein Gemisch aus 84 Gewichtsteilen Suspensions-PVG mit einem K-Wert 64, 10 Gewichtsteile Füllstoffkombination analog Beispiel 1, 6 Gewichtsteile chloriertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 37 Gewichtsteilen (Molekulargewicht des Ausgangs-Polyäthylens 136 000), 2,2 Gewichtsteile

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Stabilisator, 0,5 Gewichtsteile Azodicarbonamid und 0,9 Gewichtsteile Gleitmittel hergestellt. Die entsprechend Beispiel 1 hergestellten Prüfkörper ergeben folgende Werte:

Dichteί 0,74 g/cm³

Schlagbiegefestigkeit: 26 mJ/mm

Zugfestigkeit: 24 MPa

E-Modul: 1550 MPa

Beispiel 3

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 wird ein Gemisch aus 75 Gewichtsteilen Suspensions-PVC mit einem K-V/ert 67» 10 Gewichtsteilen Emulsions-PVC, 11 Gewichtsteilen Füllstoffkombination analog Beispiel 1 im Verhältnis von 1 : 7,4 Gewichtsteile chloriertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 35 Gewichtsteilen, 2,6 Gewichtsteilen Stabilisator, 0,4 Gewichtsteilen Azodicarbanamid und 0,8 Gewichtsteilen Gleitmittel hergestellt. Dieses Gemisch wird auf einem Einschneckenextruder entsprechend Beispiel 1 bei Verarbeitungstemperaturen von 145 bis 170 ⁰C zu geschäumten Rohren mit den Abmessungen 50 χ 1,8 mm verarbeitet. Die Dichte beträgt 0,74 g/cm-³, die Schlagbiegefestigkeit 28 mJ/mm², die Zugfestigkeit 26 MPa und der E-Modul 1580 MPa.

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Beispiel 4

Es wird ein analoges Gemisch wie im Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch statt des Suspensions-PVC mit einem K-Wert 68 ein Copolymer!sat aus Vinylchlorid mit 5 % Vinylacetat verwendet wird. Die Extrusion zu geschäumten Rohren erfolgt bei Verarbeitungstempera-? türen von 146 bis 172 ⁰C. Die Prüfungen ergaben folgende Werte:

Dichte:	0,	73 g/cm³
Schlagbiegefestigkeit:	28	ρ mJ/mm
Zugfestigkeit:	27	MPa
E-Modul:	1510	MPa
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)

Bs wird ein Gemisch, bestehend aus 80 Gewichtsteilen Suspensions-PVC mit einem Κ-7/ert 68, 13 Gewichtsteilen Pullstoffkombination analog Beispiel 1, 7 Gewichtsteilen eines durch Lösungschl'orierung von Polyäthylen niederer Dichte (Molekulargewicht 65OOO) hergestellten chlorierten Polyäthylens mit einem Chlorgehalt von 40 Gewichtsteilen, 2,4 Gewichtsteilen'Stabilisator, 0,5 Gewichtsteiien Azodicarbonamid und 1,0 Gewichtsteilen Gleitmittel hergestellt. Die entsprechend Beispiel 1 extrudierten Rohre mit einer Dichte von 0,78 g/cm-⁵ weisen lediglich einen B-Modul von 1280 MPa, eine Zugfestigkeit von 20 HPa und eine Schlagbiegefestig-

keit von 17 mJ/mm auf.

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Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)

Analog wie in Beispiel 1 wird ein Gemisch hergestellt, das jedoch keine Füllstoffkombination enthält und aus 94 Gewichtsteilen Suspensions-PVC mit einem K-Wert 64, 6 Gewichtsteilen chloriertes Polyäthylen analog Beispiel 2, 2,2 Gewichtsteilen Stabilisator, 0,5 Gewichtsteilen Azodicarbonamid und 0,9 Gewichtsteilen Gleit- mittel besteht. Bei einer Dichte von 0,77 g/cm beträgt

die Schlagbiegefestigkeit 27 mJ/iran , die Zugfestigkeit lediglich 17,5 MPa und der Ε-Modul lediglich 1100 MPa.

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Claims

Erfindungsanspruch

Verschäumbare thermoplastische Formmasse auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten unter Verwendung von Treibmittel, Modifikatoren und anderen Zu* satzstoffen sowie einer Füllstoffkombination in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsteilen, bestehend aus einer hochdispersen Kieselsäure mit einem pH-Wert von 8 bis 9 und Kreide mit einem pH-Wert von 8 bis 9 in einer Teilchengröße von kleiner als 10 m im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 10, nach DD-PS 127 814, gekennzeichnet dadurch, daß die verschäumbare thermoplastische Formmasse 75 bis 85 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymerisat und 1 bis 8 Gewichtsteile eines Chlorierungsproduktes von Polyäthylen hoher Dichte mit einem Chlorgehalt von 34 bis 38 Gewichtsteilen, dessen Ausgangs-Polyäthylen ein Molekulargewicht von mindestens 100 000 aufweist, enthält.

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Verschäumbare thermoplastische Formmasse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Chlorierungsprodukt des Polyäthylens ein nach einem Zweistufenverfahren hergestelltes chloriertes Polyäthylen ist, bei dem in der ersten Stufe bei einer Temperatur von 15 bis 25 C eine Chlorierung in einer Suspension bis zu einem Chlorgehalt von 18 bis 22 Gewichtsteilen und •*in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von über 90 ⁰C eine Chlorierung in einer lösung bis zu einem Endchlorgehalt von 34 bis 38 Gewichtsteilen erfolgt«

Verschäumbare thermoplastische Formmasse nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Vinylchlorid-Polymerisat ein Homo- oder Mischpolymerisat des Vinylchlorids mit geringen Anteilen an anderen ungesättigten Verbindungen, wie z. B. Vinylazetat, Propylen oder Vinylidenchlorid, verwendet wird.