DD271623A3

DD271623A3 - Process for the preparation of a thermosetting modeling compound of high plasticity stability

Info

Publication number: DD271623A3
Application number: DD29908687A
Authority: DD
Inventors: Herbert Spindler; Helga Steiner; Ingo Herrmann
Original assignee: Biggi Waltershausen Veb
Priority date: 1987-01-05
Filing date: 1987-01-05
Publication date: 1989-09-13

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.The invention relates to a thermoformable modeling mass high plasticity Stability for versatile applications. The aim is to find a manufacturing method for such a modeling based on polyvinyl chloride, which avoids the disadvantages of known technical solutions by a favorable plasticity-time behavior. The essence of the invention is that a 70 to 100C warm homogeneous plasticizer-PVC mixture with PVC contents of 1 to 5 wt .-% is incorporated into the submitted base material so that the temperature of the preparation during the manufacturing process 45C does not exceed , The special properties of the modeling compound can be varied over a wide range by adding extenders, fillers and pigments.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to a production process for a thermally curable modeling material of high plasticity based on polyvinyl chloride with additions of plasticizers, extenders and other substances for versatile applications. The molded plastic objects can be cured by short-term thermal treatment between 100 and 150 ⁰ C.

Characteristic of the known technical solutions

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.Polyvinyl chloride (PVC) based pastes made by blending PVC with plasticizers and other additives such as extenders, fillers, pigments and / or lubricants, which under thermal conditions have been cured under certain conditions, are already known. There are also those polyvinyl chloride preparations known from which by deformation, for. B. by hand, by an extruder or other ways, figures and other items can be made, which can be cured by heating and thus permanently preserved. It is also known that such pvc bonds used as modeling clay lose their piastics relatively quickly by becoming hard and / or friable, thereby losing their kneadability in whole or in part, and thereby being rendered unusable or greatly impaired in their usefulness.

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.To avoid these disadvantages, it has been proposed to use PVC powder whose kneadability after processing with plasticizers and / or other suitable additives remains approximately the same over a larger shear stress range (DE-OS 2515757). This can be achieved by blending two PVC powders of opposite flow behavior when the mixture is made to give a pseudo-Newtonian flow behavior. A disadvantage of this method is that the quantitative mutual reversal of the opposite tendencies in the flow behavior of the PVC components not only on the ratio of the mixed together PVC grades, z. As emulsion and suspension polyvinyl chloride, depends, but also by the vote with other material properties. This results in a considerable susceptibility to interference of this method. Moreover, a decrease in kneadability over time can not be avoided. This disadvantage is not completely eliminated by a method for producing a PVC-based storage-resistant molding composition (DD-WP 155786), which then uses a PVC powder modified by pretreatment with a strongly adsorbable secondary plasticizer having a broad asymmetric grain size distribution and known ones Plasticizers and other additives is processed. In addition, this latter mass is peculiar to a low initial plasticity, which is unfavorable for a number of uses.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine thermisch aushärtbare Modelliermasse hoher Plastizitätsstabilität und extremer Lagerungsbeständigkeit für vielseitige Anwendungen.The aim of the invention is a production method for a thermosetting modeling compound of high plasticity stability and extreme storage stability for versatile applications.

Presentation of the Invention

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.The object of the invention is to find a manufacturing method for a thermally curable modeling material of high plastic PVC based on PVC which, by virtue of a favorable plastic-cell behavior, causes the elimination of the technical contradiction of other known model materials.

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.This object is achieved in that a homogeneous mixture of a plasticizer and 1 to 6Ma .-% PVC at a temperature of 70 to 100 ⁰ C In a submitted base material of PVC powder containing with extenders, other plasticizer, fillers, lubricants and or pigments can be blended or subsequently blended, so incorporated that the temperature of the resulting preparation during the manufacturing process does not exceed 40 ° C., since otherwise, as is already known, a pronounced increase in viscosity and a deterioration of the aging properties is expected , It is particularly favorable, for the preparation of the homogenous Welchmacher PVC-Mlschung a suspension containing 10t) to 600g of a PVC powder In 10kg of plasticizer, slowly to the clearing to 100 to 120'C to warm and this slblowy liquid optionally after cooling to 70 to 100 ⁰ C in a thin stream to the submitted base material stir or knot. It is advantageous to use as base material PVC emulsion polymer, which optionally extender, preferably chlorinated paraffins, and / or other plasticizers, for example Alkylsulfonsliureester can be added. It is also advantageous to add to the base material up to 30% by weight of fillers in the form of stone powders, such as chalk and / or finely-milled anhydrite. Suitable as lubricants are calcium stearate preparations and as pigments such sanitizing dyes as titanium dioxide, iron oxide black, PV red G01, plastol green, CD pigment lemon yellow.

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.Surprisingly, it has been found that the plasticity of a PVC paste can be substantially improved if a homogeneous Welchmacher-PVC moulding, which may contain at most 5 Ma.% PVC, is incorporated into the submitted base material at moderate heat.

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.It is necessary that during the processing process the temperature of the mixture at no point 45 * C übersqhreitet, otherwise changed in accordance with known experience, the quality of the product in non-reproducible catfish. But it is also important that the temperature of the submitted base material reaches 3O ⁰ C quickly, otherwise the favorable properties for the plasticity of the paste properties are not achieved. The composition according to the invention is very supple, easy to process and maintains its plastic properties longer and better than modeling materials produced as in the prior art, as demonstrated in one embodiment by the use of a plasticity index.

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.The special properties of the composition according to the invention can be varied to a great extent by delustering extenders, fillers and pigments and can thus be adapted to a wide variety of applications.

Ausführungsbelsplele Example 1 (Compilation Bullet)

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.38kg of PVC-E powder, 1 kg of chlorinated paraffin WP 60 and 1 kg of calcium stearate are mixed in a kneader, then 10 kg of plasticizer Leuna MS are added. It is kneaded until the consistency of the mass no longer changes. The product is processed to StrBngen and receives the designation A.

Example 2 (comparison example)

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.25kg of emulsion PVC powder, 5g of suspension PVC powder, 8kg of chalk, 2kg of chlorinated paraffin WP 60 and 1kg of calcium stearate are mixed and kneaded into 9kg of Leuna MS softener until the consistency does not change , The product is kneaded to StrBngen and receives the designation B.

Example 3 (according to the invention)

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).0.5 kg of PVC powder are slurried in 10 kg of plasticizer Leuna MS, the white suspension is heated to 120 ° C until it clears. The viscous liquid obtained is cooled to 80 ° C. and incorporated with stirring into a mixture of 36.5 kg of PVC E powder and 2 kg of chlorinated paraffin WP 50. The temperature of the mixture rises to 35 ^° C. After addition of 1 kg Calcium stearate and 1 hour storage, the resulting white mass is pressed into cylindrical StrBngen (mass C).

Example 4 (according to the invention)

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).0.1 kg of PVC powder are suspended in 9 kg of Leuna MS plasticizer, and the suspension obtained is heated to 10O ⁰ C until clear, and then incorporated into a mixture of 30.9 kg of PVC E powder and 7 kg of chalk powder. The temperature of the mixture rises to 4O ⁰ C. After addition of 2 kg of chloroparaffin WP 50 and 1 kg of calcium stearate and 1 hour of intermediate storage, the resulting white mass is pressed into cylindrical strands (mass D).

Example 5 (Inventive)

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).0.3 kg of PVC powder are suspended in 10 kg of plasticizer Leuna MS, and the suspension is heated to 11O ⁰ C until reconnaissance and, after cooling to 90 ° C. with stirring, into a mixture of 32.2 kg of PVC-E powder and 5 kg of anhydrite flour incorporated. The temperature of the mixture rises to 40 ⁰ C. After addition of 1 kg of chlorinated paraffin WP 50,0,5kg iron oxide black and 2kg calcium stearate, the black mass obtained after 1 hour intermediate storage compressed into strands (mass E).

Example 6 (Inventive)

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 der0.4 kg of PVC powder are slurried in 10 kg of plasticizer Leunc MS and the slurry is heated to 110 ° C. until clear. After cooling to 7O ⁰ C, the viscous liquid is incorporated into a mixture of 29.2 kg of PVC E powder, 4 kg of finely ground chalk, 3 kg of calcined gypsum and 1 kg of chlorinated paraffin WP 50. The temperature of the

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).Mixture at 36 ⁰ C on. After addition of 1 kg plasticizer Leuna MS, 0.4 kg Plastolgrün and 1 kg Calclumstearat and 1 8tunda intermediate storage, the resulting green mass is pressed tu strands (mass P).

Example 7 (Compilation example)

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.In a kneader, 37 kg of PVC-E powder are mixed with 2 kg of chloroparaffin WP 60, and then 1 kg of calclium stearate is kneaded. In this mixture 10kg of plasticizer Leuna MS are incorporated. Due to the mechanical processing, the temperature of the paste thus produced increases up to 32 ° C. The product becomes vorarbeltot to severity and receives the designation Q.

Example 8 (Determination of plasticity)

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 GrößeModel mold masses A to Q of Examples 1 to 7 are used to produce integral test specimens of 60 mm height and 16 mm diameter. On the vertical columns, a disc attached to a guide rod with a total mass (disc + rod) of 1 BOOg is dropped from a height of 200mm. The plastic deformation Δη h "- ha (h, - initial height, h _d - height after deformation) of a specimen is divided by h _e and multiplied by 1UO. The size obtained

IOO-^- h«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.serves as a plasticity index (PKZ) to assess the plasticity of the modeling compound. For model compositions with good plastic properties, PKZ values between 40 and 60 are obtained, which do not fall below 30 even after long storage. For superimposed masses or poor plasticity properties, PKZ values of 20 and below are found.

Examination of the masses A to Q after 1 day, 3, β and 12 months gave the following PKZ values:

•• MasseDimensions PKZPKZ nach 1 Tagafter 1 day 33 66 12 Monaten12 months MasseDimensions AA 4141 3232 2626 2323 MasseDimensions BB 4343 3333 2727 2424 MasseDimensions CC 5555 4949 4646 4444 MasseDimensions DD 4949 4444 4141 4040 MasseDimensions Ee 5454 5050 4646 4545 MasseDimensions FF 5252 4747 4343 4141 QQ 4444 3535 2828 2626

Die erfindungsgemäßen Massen C bis F zeigen bei besserer Ausgangspiastizität einen deutlich geringeren Plastizitfitsrückgang als die Vergleichsmassen A, B und Q.With better initial piasticity, the compositions C to F according to the invention show a significantly lower plasticity decrease than the comparative compositions A, B and Q.

Claims

1. A process for preparing a thermally curable Modelllermasse high Plasttoltätsstabllltät based on polyvinyl chloride, characterized in that a homogeneous mixture of a plasticizer and 1 to 5 wt .-% PVC at a temperature of 70 to 100 ⁰ C in a submitted base material PVC powder, which may be mixed with extenders, other softener components, fillers, pigments and / or lubricants, or subsequently blended, incorporated into known catfish.

2. A process for the preparation according to item 1, characterized in that for the production of the homogeneous plasticizer-PVC mixture, a suspension containing 100 to 600g of a PVC powder in 1Gkg of plasticizer, slowly heated to Aufklarung to 100 to 120 ° C and after cooling to 70 to 100 ⁰ C the base material is incorporated so that this rapidly assumes a temperature of at least 30 ⁰ C.

3. A process for the preparation according to item 1, characterized in that preferably PVC-Emulsionspoiymerisate as plasticizers, preferably alkylsulfonic acid as extender, as extender preferably chlorinated paraffins, as fillers preferably ground minerals, as pigments unhealthy harmless inorganic dyes and as lubricants preferably Calciumstearatzubereitungen.

4. A process for the preparation according to item 1, characterized in that the base material up to 30Ma .-% fillers in the form of rock flour, preferably chalk and / or finely ground anhydrite, are added.