DD271623A3 - Verfahren zur Herstellung einer thermisch aushärtbaren Modelliermasse hoher Plastizitätsstabilität - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermisch aushaertbare Modelliermasse hoher Plastizitaetsstabilitaet fuer vielseitige Anwendungszwecke. Ziel ist es, ein Herstellungsverfahren fuer eine solche Modelliermasse auf Basis von Polyvinylchlorid zu finden, das durch ein guenstiges Plastizitaets-Zeit-Verhalten die Nachteile bekannter technischer Loesungen vermeidet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass eine 70 bis 100C warme homogene Weichmacher-PVC-Mischung mit PVC-Anteilen von 1 bis 5 Ma.-% in das vorgelegte Basismaterial so eingearbeitet wird, dass die Temperatur der Zubereitung waehrend des Herstellungsverfahrens 45C nicht ueberschreitet. Die speziellen Eigenschaften der Modelliermasse koennen durch Zumischung von Extendern, Fuellstoffen und Pigmenten in einem weiten Bereich variiert werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine thermisch aushärtbare Modelliermasse hoher Plastizitätsstabllität auf der Basis von Polyvinylchlorid mit Zusätzen von Weichmachern, Extendern und weiteren Stoffen für vielseitige Anwendungen. Die aus der plastischen Masse geformten Gegenstände können durch kurzzeitige thermische Behandlung zwischen 100 und 150⁰C ausgehärtet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Pasten auf der Basis von Polyvinylchlorid (PVC), die durch Vermischen von PVC mit Weichmachern und weiteren Zusetzen wie Extendern, Füllstoffen, Pigmenten und/oder Gleitmitteln hergestellt werden und bei thermischer Behandlung unter bestimmten Bedingungen er harten, sind bereits bekannt. Es sind auch solche Polyvinylchlorid-Zubereitungen bekannt, aus denen durch Verformung, z. B. mit Hand, durch eine Strangpresse oder auf anderem Wege, Figuren und andere Gegenstände gefertigt werden können, die durch Erhitzen ausgehärtet und damit dauerhaft haltbar gemacht werden können. Bokannt ist auch, daß solche als Modelliermasse verwendeten PVC-Zubereltungen ihre Piastizitat verhältnismäßig rasch verlieren, Indem sie hart und/oder bröcklig werden, wodurch sie ihre Knetbarkeit ganz oder teilweise einbüßen und dadurch unbrauchbar oder in ihrer Brauchbarkeit stark gemindert werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, PVC-Pulver einzusetzen, deren Knetbarkeit nach Verarbeitung mit Weichmachern und/oder anderen geeigneten Zusätzen über einen größeren Schubspannungsbereich etwa gleich bleibt (DE-OS 2515757). Dies kann durch Abmischung zweier PVC-Pulver mit gegenteiligem Fließverhalten erreicht werden, wenn die Mischung so erfolgt, daß für sie ein Pseudo-Newtonsches Fließverhalten resultiert. Nachteilig für dieses Verfahren ist, daß die quantitative wechselseitige Aufhebung der gegenteilig wirkenden Tendenzen im Fließverhalten der PVC-Komponenten nicht nur von dem Mengenverhältnis der miteinander zu vermischenden PVC-Sorten, z. B. Emulsions- und Suspensionspolyvinylchlorid, abhängt, sondern auch von der Abstimmung mit weiteren Materialeigenschaften. Hieraus resultiert eine beträchtliche Störanfälligkeit dieses Verfahrens. Überdies kann eine Abnahme der Knetbarkeit im Laufe der Zeit nicht vermieden werden. Dieser Nachteil wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer lagerungsbeständigen M jdelliermasse auf der Basis von PVC (DD-WP 155786) nicht völlig beseitigt, wonach ein durch Vorbehandlung mit einem stark adsorbierbaren Sekundarweichmacher modifiziertes PVC-Pulver mit einer breiten asymmetrischen Korngrößenverteilung verwendet und mit bekannten Weichmachern und weiteren Zusätzen verarbeitet wird. Hinzu kommt, daß dieser zuletzt genannten Masse eine zu geringe Anfangsplastizität eigen ist, was sich für eine Reihe von Verwendungen ungünstig auswirkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine thermisch aushärtbare Modelliermasse hoher Plastizitätsstabilität und extremer Lagerungsbeständigkeit für vielseitige Anwendungen.

Darlegung d·· Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für eine thermisch auihärtbare Modelllermasse hoher PlastlzltatsetabllltSt auf der Basis von PVC zu finden, das durch ein günstiges Plastliltnts-Zelt-Verhalten die Beseitigung des technischen Widerspruches anderer bekannter Modelllermassen hervorruft.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine homogene Mischung aus einem Weichmacher und 1 bis 6Ma.-% PVC mit einer Temperatur von 70 bis 100⁰C In ein vorgelegtes Basismaterial aus PVC-Pulver, das mit Extendern, weiteren Weichmacheranteilen, Füllstoffen, Gleitmitteln und/oder Pigmenten vermengt sein oder anschließend vermengt werden kann, so eingearbeitet wird, daß die Temperatur der entstehenden Zubereitung wahrend des Herstellungsverfahrens 40'C nicht überschreitet, da sonst, wie bereits bekannt Ist, mit einem starken Vlskosltltsanstleg und einer Verschlechterung der Alterungselgenschaften iu rechnen Ist. Besonders günstig Ist es, zur Herstellung der homogenen Welchmacher-PVC-Mlschung eine Suspension, die 10t) bis 600g eines PVC-Pulvers In 10kg Weichmacher enthalt, langsam bis zur Klarung auf 100 bis 120'C zu erwarmen und diese slrupöie Flüssigkeit gegebenenfalls nach Abkühlung auf 70 bis 100⁰C In dünnem Strahl dem vorgelegten Basismaterial einzurühren bzw. einzuknoten. Vorteilhaft Ist es, als Basismaterial PVC-Emulsionspolymerlsate zu verwenden, denen gegebenenfalls Extender, vorzugsweise chlorierte Paraffine, und/oder weitere Weichmacher, z.B. Alkylsulfonsliureester, zugesetzt werden können. Weiterhin vorteilhaft Ist es, dem Basismaterial bis zu 30 Ma.-% Füllstoffe In Form von Qesteinsmehlen wie Kreide und/oder feingemahlenes Anhydrit zuzusetzen. Als Gleitmittel geeignet sind Calciumstearatzubereitungen und als Pigmente solche gesundheitlich unbedenklichen Farbstoffe wie z.B. Titandioxid, Eisenoxid schwarz, PV rot G01, Plastolgrün, CD-Pigment zitronengelb.

Überraschend wurde gefunden, daß sich die PlastizitBtsAtabllitBt einer PVC-Paste wesentlich verbessern laßt, wenn eine homogene Welchmacher-PVC-Mlechung, die aber höchstens 5 Ma.·% PVC enthalten darf, bei mäßiger Warme In das vorgelegte Basismaterial eingearbeitet wird.

Dabei Ist es erforderlich, daß wahrend des Verarbeitungsprozesses die Temperatur des Gemenges an keiner Stelle 45*C übersqhreitet, da sich sonst In Übereinstimmung mit bekannten Erfahrungen die Qualität des Produktes In nicht reproduzierbarer Welse verändert. Wichtig ist aber auch, daß die Temperatur des vorgelegten Basismaterials rasch 3O⁰C erreicht, da anderenfalls die für das Plastizitatsverhalten der Paste günstigen Eigenschaften nicht erreicht werden. Die erfindungsmäßige Masse Ist sehr geschmeidig, leicht verarbeitbar und behalt Ihre plastischen Eigenschaften langer und besser bei als nach dem Stand der Technik hergestellte Modelliermassen, wie in einem Ausführungsbeispiel durch Verwendung einer Plastizitätskennzahl belegt Ist.

Die speziellen Eigenschaften der erfindungsgomäßen Masse können durch Zumlschung von Extendern, Füllstoffen und Pigmenten in einem weiten Maße variiert und so vielfältigen Anwendungszwecken angepaßt werden.

Ausführungsbelsplele Beispiel 1 (Verglelchsbelsplel)

38kg PVC-E-Pulver, 1 kg Chlorparaffin WP 60 und 1 kg Calciumstearat v/erden in einem Kneter vermischt, sodann werden 10kg Weichmacher Leuna MS zugesetzt. Es wird weitergeknetet, bis sich die Konsistenz dor Masse nicht mehr ändert. Das Produkt wird zu StrBngen verarbeitet und erhalt die Bezeichnung A.

Beispiel 2 (Verglelchsbeisplel)

25kg Emulslons-PVC-Pulver, ikg Suspensions-PVC-Pulver, 8kg Kreide, 2kg Chlorparaffin WP 60 und 1 kg Calciumstearat werden vermischt, und in di'j Mischung werden 9 kg Weichmacher Leuna MS eingeknetet, bis sich die- Konsistenz nicht mehr ändert. Das Produkt wird zu StrBngen verknetet und erhält die Bezeichnung B.

Beispiel 3 (erflndungsgemsß)

0,5kg PVC-Pulver werden in 10 kg Weichmacher Leuna MS aufgeschlämmt, die weiße Suspension wird auf 120°C erwärmt, bis sie aufklart. Die erhaltene viskose Flüssigkeit wird auf 80"C abgekühlt und unter Rühren in eine Mischung aus 36,5kg PVC-E-Pulver und 2 kg Chlorparaffin WP 50 eingearbeitet. Dabei steigt die Temperatur der Mischung auf 35⁰C an. Nach Zusatz von 1 kg Calciumstearat und 1 Stunde Zwischenlagerung wird die erhaltene weiße Masse zu zylindrischen StrBngen verpreßt (Masse C).

Beispiel 4 (erfindungsgemäß)

In 9 kg Weichmacher Leuna MS werden 0,1 kg PVC-Pulver suspendiert, und die erhaltene Suspension wird bis zur Aufklärung auf 10O⁰C erwärmt und dann In ein Gemenge auf 30,9kg PVC-E-Pulver und 7kg Kreidemehl eingearbeitet. Dabei steigt die Temperatur der Mischung auf 4O⁰C an. Nach Zusatz von 2 kg Chlorparaffin WP 50 und 1 kg Calciumstearat und 1 Stunde Zwischenlagerung wird die erhaltene weiße Masse zu zylindrischen Strängen verpreßt (Masse D).

Beispiel 5 (erflndungsgemBß)

In 10kg Weichmacher Leuna MS werden 0,3kg PVC-Pulver suspendiert, und die Suspension wird bis zur Aufklärung auf 11O⁰C erwärmt und nach Abkühlung auf 90°C unter Rühren in eine Mischung aus 32,2kg PVC-E-Pulver und 5kg Anhydritmehl eingearbeitet. Dabei steigt die Temperatur der Mischung auf 40⁰C an. Nach Zusatz von 1 kg Chlorparaffin WP 50,0,5kg Eisenoxidschwarz und 2kg Calciumstearat wird die erhaltene schwarze Masse nach 1 Stunde Zwischenlagerung zu Strängen verpreßt (Masse E).

Beispiel 6 (erflndungsgemBß)

In 10kg Weichmacher Leunc MS werden 0,4 kg PVC-Pulver aufgeschlämmt und die Aufschlämmung bis zur Aufklarung auf 110°C erwärmt. Nach Abkühlung auf 7O⁰C wird die viskose Flüssigkeit in eine Mischung aus 29,2kg PVC-E-Pulver, 4kg feingemahlene Kreide, 3kg calciniertem Gips und 1 kg Chlorparaffin WP 50 eingearbeitet. Dabei steigt die Temperatur der

Mischung auf 36⁰C an. Nach Zusatz von 1 kg Weichmacher Leuna MS, 0,4 kg Plastolgrün und 1 kg Calclumstearat sowie 1 8tunda Zwischenlagerung wird die erhaltene grüne Masse tu Strängen verpreßt (Masse P).

Beispiel 7 (Verglelchsbeliplel)

In einem Kneter werden 37 kg PVC-E-Pulver mit 2 kg ChlorparaffIn WP 60 vermischt, und anschließend wird 1 kg Calclumstearat eingeknetet. In diese Mischung werden 10kg Weichmacher Leuna MS eingearbeitet. Durch die mechanische Bearbeitung steigt die Temperatur der so hergestellten Paste bis auf 32'C an. Das Produkt wird zu Strengen vorarbeltot und erhält die Bezeichnung Q.

Beispiel 8 (Ermittlung der Plastlzlt» tsbettlndlgkelt)

Von den Modelllermassen A bis Q der Beispiele 1 bis 7 werden iy llndrlsche Prflfkörper von 60 mm Höhe und 16 mm Durchmesser hergestellt. Auf die senkrecht stehenden Slulen wird aus 200mm Höhe eine an einer Führungsstange befestigte Scheibe mit einer Gesamtmasse (Scheibe + Stange) von 1 BOOg fallen lassen. Die plastische Deformation Δη h„ - ha (h, - Anfangshöhe, h_d - Höhe nach der Deformation) eines Prüfkörpers wird durch h_e dividiert und mit 1UO multipliziert. Die erhaltene Größe

IOO-^- h«

dient als PlastizitStskennzahl (PKZ) zur Beurteilung der Plastizität der Modelliermasse. Für Modelllermassen mit guten plastischen Eigenschaften werden PKZ-Werte zwischen 40 und 60 erhalten, die auch nach langer Lagerung nicht unter 30 absinken. Für überlagerte Massen bzw. bei schlechten Plastizitätseigenschaften werden PKZ-Werte von 20 und darunter gefunden.

Die Prüfung der Massen A bis Q nach 1 Tag, 3, β und 12 Monaten ergab folgende PKZ-Werte:

•	Masse	PKZ	nach 1 Tag	3	6	12 Monaten
Masse	A	41	32	26	23
Masse	B	43	33	27	24
Masse	C	55	49	46	44
Masse	D	49	44	41	40
Masse	E	54	50	46	45
Masse	F	52	47	43	41
Q	44	35	28	26

Die erfindungsgemäßen Massen C bis F zeigen bei besserer Ausgangspiastizität einen deutlich geringeren Plastizitfitsrückgang als die Vergleichsmassen A, B und Q.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer thermisch aushärtbaren Modelllermasse hoher Plasttoltätsstabllltät auf der Basis von Polyvinylchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß eine homogene Mischung aus einem Weichmacher und 1 bis 5 Ma.-% PVC mit einer Temperatur von 70 bis 100⁰C In ein vorgelegtes Basismaterial aus PVC-Pulver, das mit Extendern, weiteren Weichmacheranteilen, Füllstoffen, Pigmenten und/oder Gleitmitteln vermengt sein oder anschließend vermengt werden kann, In bekannter Welse eingearbeitet wird.

2. Verfahren zur Herstellung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der homogenen Weichmacher-PVC-Mischung eine Suspension, die 100 bis 600g eines PVC-Pulvers in 1Gkg Weichmacher enthält, langsam bis zur Aufklarung auf 100 bis 120°C erwärmt und nach Abkühlung auf 70 bis 100⁰C dem Basismaterial so eingearbeitet wird, daß dieses rasch eine Temperatur von mindestens 3O⁰C annimmt.

3. Verfahren zur Herstellung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Basismaterial vorzugsweise PVC-Emulsionspoiymerisate, als Weichmacher vorzugsweise Alkylsulfonsäureester, als Extender vorzugsweise chlorierte Paraffine, als Füllstoffe vorzugsweise Gesteinsmehle, als Pigmente gesundheitsschädlich unbedenkliche anorganische Farbstoffe und als Gleitmittel vorzugsweise Calciumstearatzubereitungen verwendet werden.

4. Verfahren zur Herstellung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Basismaterial bis zu 30Ma.-% Füllstoffe in Form von Gesteinsmehlen, vorzugsweise Kreide und/oder feingemahlener Anhydrit, zugesetzt werden.