DD225425A1

DD225425A1 - Halbzeuge aus thermoplast

Info

Publication number: DD225425A1
Application number: DD26505384A
Authority: DD
Inventors: Konrad Buehler; Rolf Lindner; Adolf Wurbs; Juergen-Peter Koinzer; Ulrich Langbein
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1985-07-31

Abstract

Thermoplasthalbzeuge in Form von Rohren, Profilen und Platten unterliegen je nach Einsatzgebiet verschiedenen Anforderungen. Dauertemperaturbestaendigkeit, Masshaltigkeit, Transparenz, mechanische Festigkeit sowie Bestaendigkeit gegen Medien wie Heisswasser, Saeuren, Laugen und Salzloesungen werden durch bekannte technische Loesungen nicht oder nur mit hohem Aufwand erzielt. Die erfindungsgemaessen Thermoplasthalbzeuge aus Ethylen-Norbornen-Kopolymeren in Form von Rohren, Profilen und Platten erfuellen die Anforderungen fuer Dauerbelastungen bis ueber 380 K ebenfalls in Kontakt mit aggressiven waessrigen Medien. Bevorzugte Einsatzgebiete sind Apparatebau, Maschinenbau und technische Gebaeudeausruestungen.

Description

VEB Leuna-Werke Leuna, den

"Walter Ulbricht"

Titel der Erfindung Halbzeuge aus Thermoplast Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Thermoplasthalbzeuge in Form von Rohren, Profilen und Platten für den Einsatz in Apparatebau, Maschinenbau und technische Gebäudeausrüstungen· Diese Halbzeuge zeichnen sich durch eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit, Maßhaltigkeit, Transparenz und mechanische Festigkeit sowie Beständigkeit gegenüber heißen wäßrigen Medien aus«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als Werkstoff für Rohre und Platten in Kontakt mit flüssigen Medien haben sich auf Grund der wirtschaftlich günstigen Formgebung international Thermoplaste durchgesetzt. Auf dem Rohrsektor werden als Plastwerkstoffe überwiegend Polyethylen und PVC eingesetzt. Der Dauereinsatz ist jedoch auf 350 K begrenzt. Geeignete Plastwerkstoffe für Warmwasserieitungen sind nachchloriertes PVC, Polypropylen, Polybuten-t, vernetztes Polyethylen und ABS ("Kunststoffe im Chemieapparate- und Rohrlei-

tungsbau", Essen, Vulkan-Verlag 1982). Pur transparente Plastrolirleitungen in der Kaiarungsgüterindustrie sind Polymethylmethakrylat und Polymethylpenten (GB-PS 1 007 325) geeignet. Bekannte Plastwerkstoffe für den Rohrleitungsbau bei Dauereinsatztemperaturen über 380 K sind Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen und Polyphenylenoxide Die obere Grenztemperatur für den Dauereinsatz wird bei Rohren aus Polyvinylidenfluorid mit 410 K (H. Fitz, Kunststoffe 62 (1972) 10, 647 - 649) und bei Polytetrafluorethylen mit 520 K angegeben. Der Nachteil dieser Spezialplastwerkstoffe besteht in der hydrolytischen Empfindlichkeit gegenüber heißen alkalischen Medien. Die gleichen Werkstoffe werden als Platterunaterial zur Auskleidung von Reaktoren eingesetzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Thermoplasthalbzeuge in Form von Rohren, Profilen und Platten herzustellen, die eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit, Maßhaltigkeit, Transparenz, machanische Festigkeit sowie Beständigkeit gegenüber heißen wäßrigen Medien besitzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrun.de, einen geeigneten thermoplastischen Werkstoff für Halbzeuge in Form von Rohren, Platten und Profilen zu finden, die sich durch eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit, Llaßhaltigkeit, Transparenz, mechanische Festigkeit sowie Beständigkeit gegenüber heißen wäßrigen Medien auszeichnen. Diese Aufgabe wird durch Halbzeuge aus Thermoplast gelöst, wobei erfindungsgemäß die Halbzeuge Ethylen-Horbornen-Kopolymere oder Gemische aus Sthylen-Horbornen-Kopolymeren mit Elasten, anderen Thermoplasten, Verstärkerstoffen, Füllstoffen und Zusatzstoffen enthalten.

Die zugrundeliegenden Ethylen-lTorbornen-Kopolymeren werden nach DD-PS 109 224 durch Fällungs- oder Lösungskopolymerisation von Ethylen mit Korbοmen in Gegenwart metallorganischer Mischkatalysatoren hergestellt. Für die Herstellung von Halbzeugen in Form von Rohren, Platten und Profilen sind mit Vorteil Kopolymere mit einem ITorbornenanteil von 40 bis 60 Mol-% und Schmelzindices von 0,2 bis 1,0 g/10 Hin bei 503 K und 2,11 kp Belastung geeignet»

Pur eine Verbesserung der Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit der Halbzeuge können Elaste wie Naturkautschuk, elastomere Ethylenko- und -terpolymere bzw. Pfropfkopolymere, Polybutadien, Butadienko- und -terpolymere bzw. Pfropfkopolymere, chloriertes und chlorsulfoniertes Polyethylen, Polyisobutylen, Polychloropren, Chlorhydrinkautschuk, Butylkautschuk, Silikonkautschuk, Pluorkarbonkautschuk, nitrosokautschuk, Karboxynitrosokautschuk, Polyakrylatkautschuk oder Mischungen aus diesen Elasten in Konzentrationen bis 25 % zugesetzt werden.

Für spezielle Anforderungen werden für die Herstellung der erfindungsgemäßen Halbzeuge Kombinationen aus Ethylen-llorbornen-Kopolymeren mit Thermoplasten' wie Polyamiden, Polyolefinen, Polyvinylhalogenide^ polyvinylaromatischen Verbindungen und polymeren Aldehyden eingesetzt. So lassen sich z. B. au3 Kombinationen, die 40 fj Polyamid-6 und 60 % Uorbornen-Ethylen-Kopolymer enthalten, benzin- und ölresi3tente Rohre herstellen.

Durch Zusatz von Verstärkerstoffen wie Glasfasern, Asbestfasern, Mineralfasern und organischen Hochmodulfasern kann eine Verbesserung der Wärmeformbeständigkeit und Festigkeit der Thermoplasthalbzeuge erzielt werden. Eine Erhöhung der Druckfestigkeit wird durch Zusatz von Füllstoffen wie Kalziumkarbonat, Silikate, Metallpulver, Metalloxide, Salze, Llikroglaskugeln und Duroplastmikrokugeln erreicht.

Pur die Herstellung von Rohren wird das Ethylen-Horbornen-Kopolymer bzw. das Ethylen-Horbornen-Kopolymer enthaltende PoIymergemisch in Ein- oder Doppelschneckenextrudern bekannter Bauart aufgeschmolzen, homogenisiert, im Rohrwerkzeug geformt und mit Hilfe einer Kalibrierung dimensioniert. Die zur Formgebung geeignete Schmelzetemperatur soll bevorzugt im Bereich von 500 bis 555 K liegen. Pur die Kalibrierung sind alle gebräuchlichen Kalibriersysteme anwendbar, dickwandige Rohre erfordern Innendruck-Kalibrierung.

Bei der Herstellung von Halbzeugen in Porm von Platten wird das Ethylen-IIorbornen-Kopolymer bzw. das Ethylen-Norbornen-Kopolymer enthaltende Polymergemisch in Extrudern bekannter Bauart aufgeschmolzen und die plastische Masse in der Breitschlitzdüse aus-, geformt, die Kalibrierung erfolgt durch ein Stahlwalzenglättwerk.

Bevorzugte Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Thermoplasthalbzeuge auf Basis von Ethylen-lIorbornen-Kopolymeren sind Rohrleitungen und Behälterauskleidungen für heiße wäßrige aggressive Medien im Chemieanlagenbau, wärmeformbeständige Profile und Verkleidungen in Maschinenbau und Feinwerktechnik sowie transparente Hohlprofile und Heißwasserleitungen bei technischen Gebäudeausrüstungen.

Beispiel 1

In einen 2 m -Reaktor mit Rührwerk werden unter Inertbedingungen 1 m einer Mischung aus 325 kg ITorbornen in einer aromatenarmen Benzinfraktion eingepumpt. Hach Erwärmung auf 263 K wird das Inertgas abgepumpt und die Horbomen-Benzin-Mischung unter einem Ethylenpartialdruck von 0,1 MPa gesättigt. Die Kopolymerisation wird durch einmalige Dosierung von 0,0032 Hol-% eines Ziegler-Katalysators, bezogen auf das eingesetzte ITorbornen, gestartet. Die Komononeren iiorbomen und Ethylen werden nach Maßgabe ihres

Verbrauchs im Verlauf der Polymerisation nachdosiert, Hach 2,5 Std.wird die Polymerisation durch Zugabe von Methanol gestoppt, das suspendierte Kopolymer durch Filtration abgetrennt, einer Methanolwäsche unterzogen und in Wirbelschicht getrocknet. Das resultierende Kopolymer besitzt eine Glastemperatur von 409 K und einen Schmelzindex von 0,55 g/10 Min bei 503 K/5 kp Belastung»

Das Polymerpulver wird in einen Doppelschneckenextruder bekannter Sauart aufgeschmolzen, bei LIasse tempera türen von 520 K bis 550 K entgast, homogenisiert und in einem Bohrwerkzeug mit Längsspritzkopf und anschließender Jnnendruckkalibrieruzig zu transparenten Rohren mit einem Innendurchmesser von 4-0 mm und einer V/anddicke von 3 mm geformt und kalibriert. Die Rohre besitzen eine Dauerstandfestigkeit bis 390 K und zeigen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber aggressiven wäßrigen Medien.

Beispiel 2

In einem 2 m -Polymerisationsrührreaktor wird nach Beispiel 1 bei einer Polymerisationszeit von 3 Std. ein Kopolymer mit einer Glastemperatur von 410 K und einem Schmelzindex von 0,38 g/10 Hin bei 503 K/5 kp hergestellt.

Das Polymerpulver wird in einem Doppelschneckenextruder bekannter Bauart aufgeschmolzen, bei Llasaetemperaturen von 520 bis 555 K entgast und homogenisiert. Die plastische Masse wird in einer Breitschlitzdüse zu einer 4 mm dicken Plattenbahn ausgeformt, die in einem Glättwerk kalibriert wird und nach Randbeschnitt und Abkühlung auf einer Rollenbahn durch einen Querschneider in transparente Platten gleicher Länge geteilt wird.

Prüfkörper, die aus den Platten ausgefräst wurden, besitzen folgende Eigenschaften:

Biegefestigkeit: . 115 N/mm²

ρ Schlagbiegefestigkeit: 20 mJ/mm

Härte: 125 IT/mm²

Zugfestigkeit: . _ 65 IT/mm

Biege-E-Modul: 3500 il/mm²

Wärmeformbeständigkeit

nach Martens: 350 K

Beispiel 3

3 3

In- einen 2 m -Polymerisationsrührreaktor werden 1 m einer 80%igen Uorbornen-Heptan-Lösung, entsprechend einer Norbornenkonzentration von 7»05 Mol/Liter, eindosiert, rlach Erwärmung auf 293 K wird das im ifaktor befindliche Inertgas abgepumpt und die ITorbornen-Heptan-Hischung unter einem Ethylen-Partialdruck von 0,09ö LIPa gesättigt. Die Kopolymerisation wird durch einmalige Zugabe eines Ziegler-Katalysators (0,004 LIo 1-%, bezogen auf das eingesetzte llorbornen) gestartet und Ethylen während der Reaktionszeit von 2,5 Std. unter Konstanthaltung seines Partialdruckes nachdosiert. Die als Lösungspolymerisation ablaufende Reaktion wird nach einer Ethylenaufnahme von 16,4 m durch Zugabe von 2 1 Butanol gestoppt. ITaca Monomerextraktion, 'waschen und Trocknen resultiert ein Kopolymer mit einer Glastemperatur von 426 K und einem Schmelzindex von 0,61 g/10 Min bei 503 K/5 kp Belastung.

In einem Doppelschneckenextruder bekannter Bauart werden 80 Teile des hergestellten Ethylen-lIorbornen-Kopolymers mit 20 Teilen teilvernetztem Ethylen-Propylen-Kautschuk bei Massetemperaturen von 510 bis 540 K homogenisiert und im Spritzkopf zu einem Gleitprofil geformt. Ausgefräste Prüfkörper

besitzen folgende Eigenschaften:

Biegespannung:	60	IT/mm
Biege-E-Modul:	2300	IT/mm²
Schlagbiegefestigkeit:	ohne	Bruch
Kerbschlagbiegefestigkeit	: 20	kJ/mm
Wärme fombe ständigkeit
nach Vicat:	395	K

Claims

Erfindungsanspruch

1. Halbzeuge aus Thermoplast, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbzeuge Ethylen-Korbornen-Kopolymere oder Gemische aus Ethylen-ITorbornen-Kopolyrneren mit Elasten, anderen Thermoplasten, Verstärkerstoffen, Füllstoffen und Zusatzstoffen enthalten,
2. Halbzeuge nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ethylen-Norbornen-Kcpolymere bevorzugt Kopolymere mit 40 bis 60 Mol-?.? Uorbornen und Schmelzindices von 0,2 bis 1 g/ 10 Min bei 503 K und 2,11 kp Belastung eingesetzt werden.
3. Halbzeuge nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug ein Rohr, ein Profil oder eine Platte darstellt.