DD223157A1 - Hartschaumstoffe hoher waermeformbestaendigkeit - Google Patents

Abstract

Es sollte ein Hartschaumstoff auf Basis einer thermoplastischen polymeren Verbindung entwickelt werden, der eine hohe Waermeformbestaendigkeit und sehr gute dielektrische Eigenschaften besitzt. Diese Anforderungen werden durch Hartschaumstoffe auf Basis von Norbornen-Ethylen-Kopolymeren, gegebenenfalls unter Zusatz von Stabilisatoren, Gleitmitteln, Verstaerkerstoffen, Elasten und Thermoplasten geloest. Die Hartschaumstoffe koennen in der Elektrotechnik, Elektronik, Feinwerktechnik, Maschinenbau, Fahrzeugbau und Haushaltstechnik eingesetzt werden.

Description

TEB Leuna-Werke . Leuna, den 12„04.84

"Walter Ulbricht"

LP 8416

Titel der Erfindung

Hartschaumstoffe hoher Wärmeformbeständigkeit

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft Hartschaumstoffe, die unter hohen Dauerbelastungen bei erhöhter Temperatur eingesetzt werden· .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Thermoplaste unter Zusatz fester, flüssiger oder gasförmiger Treibmittel zu· "verschäumen. (Kunst-Stoffberater 21 (1976), 146 bis 150). Weiterhin ist bekannt, nach dem Thermoplast-Schaumguß-Verfahren (TSG-Verfahren) und dem Thermoplast-Schäumestrusionsverfahren (TSE-Verfahren) Integral-Hartschaumstoffe mit Sandwichstrüktur (kompakte.oder geschlossenzellige Außenhaut und feinzelliger Kern) herzustellen (Schaumkunststoffe, Wien 1976, G-. Trausch, ,Kunststoffe 64 (5), 222 bis 228; Kunststoffberater 19 (4) 1974,

r- r- Γ» Q

180 bis 182)· Als treibmittel zur Herstellung von Thermoplast schaximstö ff en werden feste Treibmittel wie Azoverbindungen, flüssige Treibmittel.wie Kohlenwasserstoffe -and Pluorkohlenwasserstoffe und gasförmige Treibmittel wie Stickstoff eingesetzt. Ebenfalls ist bekannt, nach diesen Verfahren Hartschaumstoffe aus Polystyren (US-PS 2 4-50 436; US-PS 2 669 751; 'DE-PS 845 264-; DE-PS 941 389), Polyethylen (US-PS 3 067 147, DE-PS 1 629 281), Polyvinylchlorid (DE-PS 1 569 238, DE-PS 1 913 921, IE-PS 1 498 620, DE-PS 2 000 O39i DE-PS 2 126 976) herzustellen. Der Nachteil dieser Thermoplast-Hartschäume besteht jedoch darin, daß die Dauerwärmefonabeständigkeit auf rund 353 2 begrenzt . ist und ein Einsatz unter hohen Dauerbelastungen bei er- · höhter Temperatur nicht erfolgen kann«

Schließlich ist bekannt, daß für hohe Anforderungen an die χ Dauerwärme formbe st ändigkeit des Hartschaumes Duroplasthartschäume auf Basis von Phenolharzen (K. Okumo, <T« Cell. Plast. 10 ,(1974) S, 237)» Polyurethanen (K. Schwanitz, Z, Internationale Fachtagung für Schaumkunststoffe, Dierkheim 1972), Epoxidharzen (US-PS 3 154 504; US-PS 3 649 572; GB-PS 1 504 710; US-PS 2 831 820; US-PS 3 223 654), Polyimiden (US-PS 3 249 561), Polybenzimidazolen (E. Dickey, Sci.Techn. Aerospace Eep 6 (1968) I3, 2088) und Pyrronen (A. Mc Lain, NASA Techn. Note (1972), D 6711) eingesetzt werden können. Der Schaumbildungsprozeß erfolgt durch Verdampfung der zugesetzten flüssigen Treibmittel während der •exothermen Duroplastbildungsreaktion« Duroplasthartschäume '. sind auf Grund der chemischen Struktur und des Sestmonomergehälts bei hohen Anforderungen an die dielektrischen Eigenschaften ungeeignet._.:Die Verarbeitung zu Formstoffen erfordert verhältnismäßig lange_ Zykluszeiten beim Eeaktions- " Spritzguß oder muß spanend aus Halbzeugen erfolgen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung sind HartSchaumstoffe mit hoher Wärmefo nabeständigkeit und ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, auf Basis eines thermoplastischen Polymerwerkstoffs einen Hartschaumstoff zu entwickeln, der gleichzeitig eine hohe Wärmeformbeständigkeit und ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften besitzt· . Diese Aufgabe wird durch Hartschaumstoffe hoher Wärmeform— beständigkeit gelöst/wobei erfindungsgemäß die Hartschaumstoffe Norbornen-Ethylen-Kopolymere oder Kombinationen aus 30 bis 90 % Norbornen-Ethylen-Kopolymeren und 5 bis 50 % faserförmigen und/oder partikulären Terstärkerstoffen und/ oder 2 bis 4-0 % eines Elasts oder eines weiteren Thermoplaste sowie gegebenenfalls Stabilisatoren und Gleitmittel enthalten· \ Als Norbοrnen-Ethylen-Kopolymere sind Kopolymere mit einem Horbornenanteil von 30 bis 70 Mol% am besten geeignet. Als faserförmige Yerstärstoffe können für die Hartschäume Glasfasern,Asbestfasern, Mineralfasern und organische Hochmodulfasern eingesetzt werden* Als partikuläre Terstärkerstoffe sind bevorzugt Kalziumkarbonat, Silikate, Metallpulver, Metalloxide, Salze und Mikroglaskugeln geeignet.

Zur Verbesserung der Zähigkeit der Hartschaumstoffe können Elaste wie Naturkautschuk, elastomere Ethylen-ko-undterpolymere bzw. Pfropfkopolymere, Polybutadien, Butadienko-und-terpolymere bzw_e Pfropfkopolymere, chloriertes und

chlorsulfpniertes Polyethylen, Polyisobutylen, Polychloropren, Chiorhydri nlrautschuk, Butylkautschuk, Silikonkautschuk, Fluorkaxbonkautschuk, Nitrosokautschuk, Karboxyni- ' trosokautschuk, Polyakrylatkautschuk oder Mischungen aus diesen Elasten bis 40 % zugesetzt werden·

Als zweite Thermoplastkomponente im Hartschaumstoff sind bevorzugt Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Polystyren und Poly-alpha-methylstyren geeignet, -

Als Treibmittel zur Schaumerzeugung können feste, flüssige oder gasförmige Treibmittel eingesetzt werden· Geeignete feste Treibmittel sind bevorzugt Azodikarbonamid oder Zyanursäuretrihydrazid, die in Anteilen von 0,10 bis 0,90 % auf das· Granulat vor der Verschäumung im Innenmi-· scher aufgetrommelt werden. Als flüssige Treibmittel können bevorzugt Kohlenwasserstoffe^: wie Butan, Pentan, Hexan, Benzin oder Pluorkohlenwasserstoffe wie'· Trichlorfluormethan, Dichlordifluormethan und Dichlorteträfluorethan eingesetzt werden·:Geeignete gasförmige' Treibmittel sind Inertgase wie Stickstoff und Argon. Günstig ,ist e,s weiterhin, der Verschäumungsrezeptur in Anteilen voh 0,01 bis Λ ,0. % Seimbildner und Porenregler wie feniteilige Feststoffe und Eohlendioxid-abspalteiide Mischungen wie Natriumhydrogenkarbonat/Zitronensäure zuzusetzen· . ,

Die Massetemperaturen bei der Herstellung von Hartschaum-Pro f ilen, -Platten und -Bohren auf Basis von ÜTorb.ornen-, Ethylen-Kopolymeren sollen im Bereich von 500 bis 550 K liegen· Bevorzugte Verarbeitungstemperaturen beim Schaum-Spritzgußverfahren "liegen im Bereich von 510 bis 560 K_#

Nach-dem Exjtrxusionsverfahren hergestellte Hartschaum-Platten und Hartschaum-Halb schal en auf Basis von Horbor-

nen- Ethylen-Kopolymeren sind als thermisches Isolationsmaterial für Apparaturen und Eohrleitungen für einen Dauereinsatz bis 400 K geeignet· Die Verarbeitung der Halbzeuge kann durch fräsen, bohren, sägen und stanzen erfolgen· Als Fügeverfahren sind Heißgasschweißen, Hamm-Schweißen, Kontaktschweißen und Wärmeimpulsschweißen geeignet· Hartschäume auf Basis von Horbornen-Ethylen-Eopolymeren lassen sich ausgezeichnet mit Metallfolien kaschieren. Hartschaumrohre auf Basis von Norbornen-Ethylen-^opolymeren besitzen eine ausgezeichnete Resistenz gegenüber aggressiven heißen wäßrigen Medien· Bevorzugte Baumgewichte für Isolations-Hartschäume auf Basis von EOrbornen-Ethylen-Kopolymeren¹liegen im Bereich von 10 bis 600 Eg/m-% Durch Schaumspritzguß hergestellte selbsttragende !Funktionsteile auf Basis von Uorbornen-Ethylen-Kopolymeren besitzen eine Dauerwärmeformbeständigkeit von 400 Σ und sind bevorzugt für den Einsatz als G-ehäuseteile für elektrische Apparate, Schutzverkleidungen für thermisch-hochbeanspruchte Elektroanlagen, Hochfrequenzisolationsbauteile, Schalterteile, Kondensatoren, Terbindungsmuffen, Wärmeisolationsbauteile und Isolationsbehälter geeignet·

Ausführungsbeispiele Beispiel Λ

Ein mit metallorganischen Mischkatalysatoren in einer Benzinfraktion Sp 320 bis 345 K hergestelltes Horbornen-Ethylen-Kopolymer wird als reaktorfeuchtes Pulver mit einem Benzingehalt von 13)3 % bei 480 K vorgeschäumt, in eine Form eingebracht und bei 520 K zu einer Isolationshalbschale ausgeschäumt· Ausgefräste Prüfkörper besitzen folgende Eigenschaften:

Baumgewicht: 30 Kg/m

2 Zugfestigkeit:· .0,5 N/mm

Biegefestigkeit: 0,4 N/mm Wärmeformbeständigkeit: 403

Beispiel 2

' ι " ...' ' · . . ' ·ί .

Ατοί eine Kombination aus 60 % Ethylen-Norbornen-Kopoly-mer, 25 % Kreide und 15 % Polypropylen werden im Innenmi scher 0,5 % AzOdikarbonamid aufgetrommelt und die Misenung wird bei einer Massetemperatur im Bereich von 500 bis 5.25 -^:'? .SiUf- einem Extruder mit JBreitechlitzdüse zu Plat tenmaterial verarbeitet· . . Ausgefräste Prüfkörper besitzen folgende Eigenschaften:

⁷ Eaumgewicht: 4-5 g ' .-. ' Zusfestigkeit: 0,65 I/mm² V

Biegefestigkeit: 0,60 ϊΓ/mrn^{2 :} Wärmeformbeständigkeit: 405 E

Beispiel 3 ' ' ;

Eine Kombination aus 70 % Norbomen-Ethylen-Kopolymer, 15 % Ethylen-Propylen-Terpolymer und I5 %- Glasfasern wird nach dem ihermoplast-Schaumgußverfahren unter Verwendung eines Gemisches aus.Trichlorfluormethan und Dichlordifiuormethan als !Treibmittel zu einem Fernsehgehäuse verspritzt. Die Treibmitteleindosierung erfolgte hydraulisch nahe der ' Schneckenspitze, die Massetemp.eratur der Schmelze betrug 540 bis 555 K/

Ausgefräste Prüfkörper besitzen folgende. Eigenschaften:

Eaumgewicht; - 580 Kg/m* Zugfestigkeit:. 28 N/mm Biege-E-Modul: 1800 N/mm Biegefestigkeit: 30 N/mm SchafÜgbiege festigkeit: 1? m Wärmeformbeständigkeit: 409 K-

Beispiel 4 ' '

Ein Norbornen-Ethylen-Kopol^er mit einem Norbornengehalt von 50 Ho1% wird nach dem Thermoplast-Schaumgußverfahren unter Verwendung τοη Zyantirsä-uretrihydrazid als Treibmittel zu Hochfreqxienzisolationsstützen mit Sandwichstruktur verspritzt. Die mit zwei Plastifiziereinheiten ausgerüstete Spritzgießmaschine fördert zunächst nichtschäumbare Schmelze in die Form, der feinzellige Kern wird durch Einspritzen der schäumbaren Zyanursäuretrihydrazid enthaltenden Schmelze erzielt.

Die Hochfrequenzisolationsstütze besitzt ein Raumgewicht von 450 Kg/m-^ und eine Dielektrizitätskonstante'von 1,9·.:

Claims (1)

1. Erf induags ansprach

   Hartschaumstoffe hoher Wärme formbeständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartschaumstoffe Norbornen-Ethylen-Kopolymere oder Kombinationen aus 30 bis 90 % Norbornen-Ethylen-Eopolymeren und 5 bis 50 % faserförmigen und/oder partikulären Terstärkerstoffen und/oder 2 bis 40 % eines Elasts oder eines weiteren Thermoplasts' sowie gegebenenfalls Stabilisatoren und Gleitmittel enthalten.