Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein kautschukmodifiziertes Polymer bereitzustellen,
welches bei der Zwangsentformung im Spritzgussprozess keine Weißverfärbung aufzeigt.
Gelöst wird
die Aufgabe durch Verwendung einer thermoplastischen Formmasse für Spritzgussverfahren
mit Zwangsentformung, enthaltend:
- (a) 10 bis
90 Gew.-% eines teilchenförmigen,
zumindest ein teilweise vernetztes Acrylesterpolymerisat enthaltendes
Pfropfpolymerisat als Komponente A,
- (b) 10 bis 90 Gew.-% mindestens eines amorphen Polymerisats
als Komponente B,
- (c) 0 bis 80 Gew.-% Polycarbonate, Polyamide, Polyester, Polyetherketone,
Polyoxylalkylene oder Polyarylensulfide als Komponente C, und
- (d) 0 bis 50 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder deren Gemische
als Komponente D, wobei die thermoplastische Formmasse, bezogen
auf die Menge der Komponenten A und B und gegebenenfalls C und/oder
D, insgesamt 100 Gew.-% ergibt.
Es
wurde gefunden, dass bei thermoplastischen Formmassen der oben beschriebenen
Zusammensetzung eine stark verringerte Weißverfärbung der Formteile bei der
Zwangsentformung auftritt.
Um
die durch das Spritzgussverfahren mit Zwangsentformung hergestellten
Formteile einzufärben,
kann die thermoplastische Formmasse zusätzlich ein Farbmittel als Komponente
E enthalten.
Komponente
A
Das
als Komponente A in der Formmasse enthaltene teilchenförmige Pfropfpolymerisat
ist vorzugsweise aufgebaut aus:
- (a1)
30 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Komponente A, des zumindest teilweise
vernetzten Acrylesterpolymerisats als Substratkautschuk,
- (a2) 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die
Komponente A, mindestens einer auf den Substratkautschuk als Pfropfgrundlage
gepfropften Pfropfauflage, wobei sich die Komponenten (a1) und (a2) zu 100 Gew.-%
ergänzen.
Das
teilchenförmige
Pfropfpolymerisat kann mehrere Stufen aufweisen, die jeweils abwechselnd im
Wesentlichen aus der Komponente (a1) und
der Komponente (a2) aufgebaut sind. So ist
zum Beispiel ein Aufbau gemäß (a1)-(a2)-(a1)-(a2) von innen
nach außen,
vor allem im Falle größerer Teilchen,
möglich. Das
teilchenförmige
Pfropfpolymerisat kann zusätzlich
einen Kern enthalten, der im Wesentlichen aus der Komponente (a2)
aufgebaut ist, so dass sich zum Beispiel ein Aufbau (a2)-(a1)-(a2)
ergibt. Ein bevorzugter Aufbau des teilchenförmigen Pfropfpolymerisats ist
(a2)-(a1)-(a2).
Der
Substratkautschuk (a1) ist dabei vorzugsweise
aufgebaut aus:
- (a11)
40,1 bis 99,99 Gew.-%, bezogen auf (a1), mindestens
eines Alkylacrylats mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest,
- (a12) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf
die (a1), mindestens eines polyfunktionellen
vernetzend wirkenden Monomeren,
- (a13) 0 bis 49,9 Gew.-%, bezogen auf
(a1), mindestens eines weiteren, mit (a11) copolymerisierbaren Monomeren, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Vinylalkylethern mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
im Alkylrest, Butadien, Isopren, Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril
und Methylmethacrylat, und
- (a14) 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf (a1), Gruppen, die von Regler-, Initiator-
und Emulgatorsystemen stammen, wobei sich die Komponenten (a11), (a12), (a13) und (a14) zu
100 Gew.-% ergänzen.
Besonders
bevorzugt ist der Substratkautschuk (a1)
aufgebaut aus:
- (a11)
40,1 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 99,98 Gew.-%, besonders bevorzugt
60 bis 99,95 Gew.-%, bezogen auf (a1), mindestens
eines Alkylacrylats mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest.
Bevorzugte Acrylate sind solche mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im
Alkylrest, besonders bevorzugt sind Ethylacrylat, tert.-, iso- und n-Butylacrylat
und 2-Ethylhexylacrylat, wobei n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat
ganz besonders bevorzugt sind.
- (a12) 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,02
bis 4 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen
auf (a1), vernetzend wirkender Monomere.
Geeignete vernetzend wirkende Monomere sind zum Beispiel polyfunktionelle
Monomere mit mindestens zwei olefinischen, vorzugsweise nicht konjugierten
Doppelbindungen, wie Ethylenglykoldiacrylat, Butandioldiacrylat,
Hexandioldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Butandioldimethacrylat,
Hexandioldimethacrylat, Divinylbenzol, Diallylmaleat, Diallylfumarat,
Diallylphthalat, Diallylcyanurat, Tricyclodecenylacrylat, Dihydrodicyclopentadienylacrylat,
Diallylphosphat, Allylacrylat, Allylmethacrylat und Dicyclopentadienylacrylat
(DCPA), wie beispielsweise in DE-C 12 60 135 erwähnt.
- (a13) 0 bis 49,9 Gew.-%, bevorzugt 0
bis 44,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 39,9 Gew.-%, bezogen
auf (a1), mit (a11)
copolymerisierbare Monomere. Diese sind bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Vinylalkylethern mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
im Alkylrest, zum Beispiel Vinylmethylester, Vinylpropylether, Vinylethylether, Butadien,
Isopren, Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, Methylmethacrylat,
Acrylsäure,
Methacrylsäure
und Itaconsäure.
- (a14) 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis
4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 3,5 Gew.-%, bezogen auf (a1),
Gruppen, die aus den Regler-, Initiator- und Emulgator-Systemen stammen,
zum Beispiel Mercaptogruppen von Mercaptanen, wie t- Dodecylmercaptan,
oder SO3 –-Gruppen,
die von als Inititator eingesetztem Kaliumpersulfat stammen.
Durch
Verwendung der vorstehend genannten Comonomere lässt sich das Eigenschaftsprofil der
Acrylesterpolymerisate (a1) zum Beispiel
hinsichtlich des Vernetzungsgrades steuern, was in manchen Fällen wünschenswert
sein kann. Verfahren zur Herstellung der Acrylesterpolymerisate
(a1) sind dem Fachmann bekannt und in der
Literatur beschrieben. Entsprechende Produkte sind zum Teil kommerziell
erhältlich.
Die
Komponente A kann nach jedem geeigneten, dem Fachmann bekannten
Verfahren hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich
die Herstellung durch Emulsionspolymerisation wie in DE-C 12 60
135 beschrieben, erwiesen. Gemäß DE-C 12
60 135 erfolgt die Herstellung des Acrylesterpolymerisats (a1) durch Polymerisation eines oder mehrerer
Acrylsäureester
(a11), eines polyfunktionellen Monomeren
(a12) und gegebenenfalls eines weiteren
copolymerisierbaren Monomeren (a13) in wässriger
Emulsion bei im Allgemeinen 20 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 80°C.
In
der Polymerisation können
die üblichen Emulgatoren
wie Alkalisalze von Alkyl- oder Arylsulfonsäuren, Alkylsulfate, Fettalkoholsulfonate,
Salze höherer
Fettsäuren
mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen oder Harzseifen verwendet werden.
Bevorzugt setzt man die Natrium- oder Kaliumsalze von Alkylsulfonaten
oder Fettsäuren
mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen ein. Es ist günstig, die Emulgatoren in einer
Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der für
das Acrylesterpolymerisat (a1) verwendeten
Monomeren, einzusetzen. Im Allgemeinen wird bei einem Wasser/Monomer-Verhältnis von
2 : 1 bis 0,4 : 1 gearbeitet.
Als
Polymerisationsinitiatoren dienen insbesondere die gebräuchlichen
Persulfate wie Kaliumperoxodisulfat, geeignet sind jedoch auch Redoxsysteme.
Die Mengen an Initiatoren, die zum Beispiel 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der zur Herstellung des Acrylesterpolymerisats
(a1) eingesetzten Monomeren, richtet sich
nach dem gewünschten
Molgewicht.
Als
Polymerisationshilfsstoffe können
die üblichen
Puffersubstanzen, durch welche pH-Werte von bevorzugt 6 bis 9 eingestellt
werden, zum Beispiel Natriumbicarbonat und Natriumpyrophosphat,
sowie im Allgemeinen 0,1 bis 3 Gew.-% eines Molekulargewichtsreglers
wie Mercaptan, Terpinol oder dimeres α-Methylstyrol verwendet werden.
Die
genauen Polymerisationsbedingungen, insbesondere Art, Dosierung
und Menge des Emulgators werden innerhalb der oben angegebenen Bereiche
so gewählt,
dass der erhaltene Latex des zumindest teilweise vernetzten Acrylesterpolymerisats (a1) einen d50-Wert
im Bereich von etwa 30 bis 2000 nm, bevorzugt im Bereich von 50
bis 900 nm, besonders bevorzgut 55 bis 800 nm aufweist.
Im
Sinne der vorliegenden Anmeldung wird der d50-Wert
der Teilchengröße wie üblich definiert
als das Gewichtsmittel der Teilchengröße, wie sie mittels einer analytischen
Ultrazentrifuge entsprechend der Methode von W. Scholtan und H.
Lange, Kolloid-Z. und Z. Polymere 250 (1972), Seiten 782 bis 796,
bestimmt wurden. Die Ultrazentrifugenmessung liefert die integrale
Massenverteilung des Teilchendurchmessers einer Probe. Hieraus lässt sich
entnehmen, wie viel Gew.-% der Teilchen einen Durchmesser gleich
oder unter einer bestimmten Größe haben.
Der mittlere Teilchendurchmesser der auch als d50-Wert der
integralen Massenverteilung bezeichnet wird, ist dabei als der Wert
definiert, bei dem 50 Gew.-% der Teilchen einen kleineren und 50
Gew.-% der Teilchen einen größeren Durchmesser
als der d50-Wert aufweisen.
Die
Propfauflage (a2) ist bevorzugt aufgebaut aus:
- (a21) 50 bis 100 Gew.-%,
bezogen auf (a2) einer Styrolverbindung
der allgemeinen Formel in der R1 und
R2 unabhängig
voneinander Wasserstoff oder C1-C8-Alkyl bedeuten,
- (a22) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (a2), Acrylnitril, Methacrylnitril oder Methylmethacrylat
oder deren Mischungen, und
- (a23) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (a2), eines oder mehrerer weiterer monoethylenisch
ungesättigter
Monomere,
wobei sich die Komponenten (a21),
(a22) und (a23) zu
100 Gew.-% ergänzen.
Des Weiteren ist eine Pfropfauflage (a2)
geeignet aufgebaut aus:
- (a24) 50 bis 100 Gew.-%, bezogen auf
(a2), Methylmethacrylat und
- (a25) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (a2), eines oder mehrerer weiterer ungesättigter
Monomere,
wobei sich die Komponenten (a24)
und (a25) zu 100 Gew.-% ergänzen.
Die
Pfropfauflage (a2) kann in einem oder mehreren
Verfahrensschritten hergestellt werden. Dabei können die Monomere (a21), (a22) und (a23) bzw. (a24) und
(a25) einzeln oder in Mischung miteinander
zu dem teilchenförmigen,
zumindest teilweise vernetzten Acrylesterpolymerisat als Substratkautschuk
(a1) zugefügt werden. Das Monomerenverhältnis der
Mischung kann zeitlich konstant oder ein Gradient sein. Auch Kombinationen
dieser Verfahrensweisen sind möglich.
Beispielsweise kann zunächst Styrol
allein und anschließend
eine Mischung aus Styrol und Acrylnitril auf den als Pfropfgrundlage
(a1) eingesetzten teilchenförmigen Substratkautschuk polymerisieren.
Des
Weiteren kann die Pfropfauflage (a2) auf Kosten
der Monomere (a21) und (a22)
bzw. (a24) ein oder mehrere weitere monoethylenisch
ungesättigte Monomere
(a23) bzw. (a25)
enthalten. Geeignete weitere monoethylenisch ungesättigte Monomere
(a23) bzw. (a25)
sind zum Beispiel C1- bis C4-Alkylester
der Methacrylsäure
oder der Acrylsäure
wobei Methylmethacrylat bereits als Komponente (a22)
bzw. (a24) genannt ist, weiterhin die Glycidylester,
Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat; N-substituierte Maleiimide
wie N-Methyl-, N-Vinyl- und N-Cyclohexylmaleimid; Acrylsäure, Methacrylsäure, Dicarbonsäuren wie
Maleinsäure,
Fumarsäure
und Itaconsäure und
deren Anhydride wie Maleinsäureanhydrid;
stickstofffunktionale Monomere wie Dimethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylacrylat,
Vinylimidazol, Vinylpyrrolidon, Vinylcaprolactam, Vinylcarbazol,
Vinylanilin, Acrylamid und Methacrylamid; aromatische und araliphatische
Ester der Acrylsäure
und Methacrylsäure
wie Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat,
2-Phenylethylacrylat, 2-Phenylethylmethacrylat,
2-Phenoxyethylacrylat und 2-Phenoxyethylmethacrylat; ungesättigte Ether
wie Vinylmethylether sowie Mischungen dieser Monomere.
Bevorzugte
Pfropfauflagen (a2) sind zum Beispiel aufgebaut
aus Styrol und/oder α-Methylstyrol und
einem oder mehreren der unter (a22) und
(a23) genannten Monomere. Bevorzugt sind
dabei Methylmethacrylat, N-Phenylmaleimid, Maleinsäureanhydrid
und Acrylnitril, besonders bevorzugt Methylmethacrylat und Acrylnitril.
Bevorzugte
Pfropfauflagen (a2) sind aufgebaut aus:
- a2-1:
- Styrol,
- a2-2:
- Styrol und Acrylnitril,
- a2-3:
- α-Methylstyrol und Acrylnitril,
- a2-4:
- Styrol und Methylmethacrylat,
- a2-5:
- Methylmethacrylat.
Besonders
bevorzugt beträgt
der Anteil an Styrol oder α-Methylstyrol,
oder der Anteil der Summe aus Styrol und α-Methylstyrol, mindestens 40 Gew.-%,
bezogen auf (a2).
Komponente B
Komponente
B ist ein amorphes Polymerisat.
Vorzugsweise
handelt es sich bei Komponente B um ein Copolymerisat aus
- (b1) 60 bis 99,9 Gew.-%,
vorzugsweise 65 bis 85 Gew.-%, bezogen auf die Komponente B, Einheiten
mindestens eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols,
eines substituierten Styrols oder deren Gemische, insbesondere des
Styrols und/oder α-Methylstyrols
und
- (b2) 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise
15 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Komponente B, Einheiten eines
ethylenisch ungesättigten
Monomers, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils oder
(Meth)acrylsäureesters,
z.B. des Methylmethacrylats (MMA), insbesondere des Acrylnitrils, wobei
sich die Komponenten (b1) und (b2) zu 100 Gew.-% ergänzen.
Bei
dieser zusätzlichen,
separat hergestellten Komponente B kann es sich vorzugsweise um
ein Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat (SAN), ein α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisat (AMSAN),
ein Styrol/Maleinimid-Copolymerisat, ein Styrol/Maleinsäure(anhydrid)/Acrylnitril-Terpolymerisat
(SMSAN), Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat
(SMSA) oder ein α-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpolymerisat
handeln. Diese Copolymerisate bzw. Terpolymerisate können einzeln
oder auch als Gemisch für
die Komponente B eingesetzt werden, so dass es sich bei der zusätzlichen,
separat hergestellten Komponente B der erfindungsgemäß verwendeten
Formmassen beispielsweise um ein Gemisch aus einem Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat
und einem α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisat
handeln kann.
Vorzugsweise
ist Komponente B ein amorphes Polymerisat, wie es vorstehend als
Pfropfauflage (a2) beschrieben ist. Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird als Komponente B ein Copolymerisat von Styrol
und/oder α-Methylstyrol
mit Acrylnitril verwendet. Der Acrylnitrilgehalt in diesen Copolymerisaten
der Komponente B beträgt
dabei 0 bis 40 Gew.-%, vorzgusweise 15 bis 35 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Komponente B. Zur Komponente B zählen auch
die bei der Pfropfcopolymerisation zur Herstellung der Komponente
A entstehenden freien, nicht gepfropften Styrol/Acrylnitril-Copolymerisate.
Je nach den bei der Pfropfcopolymerisation für die Herstellung des Pfropfcopolymerisats
A gewählten
Bedingungen kann es möglich sein,
dass bei der Pfropfcopolymerisation schon ein hinreichender Anteil
an Komponente B gebildet worden ist. Im Allgemeinen wird es jedoch
erforderlich sein, die bei der Pfropfcopolymerisation erhaltenen Produkte
mit zusätzlicher,
separat hergestellter Komonente B abzumischen.
In
dem Fall, dass die Komponente B der erfindungsgemäß verwendeten
Formmassen aus einem Gemisch aus einem Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat
und einem α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisat
besteht, sollte vorzugsweise der Acrylnitrilgehalt der beiden Copolymerisate
um nicht mehr als 10 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-%
bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats voneinander abweichen.
Die
Komponente B hat vorzugsweise eine Viskositätszahl von 40 bis 150, bevorzugt
50 bis 120, insbesondere 60 bis 100. Die Bestimmung der Viskositätszahl erfolgt
dabei nach DIN 53 726, dabei werden 0,5 g Material in 100 g/l Dimethylformamid
gelöst.
In
einer Ausführungsform
enthalten die Formmassen neben den Komponenten A und B zusätzliche
Komponenten C und/oder D, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe,
wie im Folgenden beschrieben:
Komponente
C
Die
Polymerisate der Komponente C der Formmasse sind vorzugsweise aus
mindestens einem Polymeren aus Polycarbonaten, teilkristallinen Polyamiden,
teilaromatischen Copolyamiden, Polyester, Polyetherketonen, Polyoxyalkylenen
und Polyarylsulfiden ausgewählt.
Es können
auch Polymerisatgemische verwendet werden.
Als
Komponente C der erfindungsgemäßen Formmasse
sind teilkristalline, bevorzugt lineare, Polyamide wie Polyamid-6,
Polyamid-6,6, Polyamid-4,6, Polyamid-6,12 und teilkristalline Copolyamide
auf Basis dieser Komponenten geeignet. Des Weiteren können teilkristalline
Polyamide eingesetzt werden, deren Säurekomponente ganz oder teilweise
aus Adipinsäure
und/oder Terephthalsäure und/oder
Isophthalsäure
und/oder Korksäure und/oder
Sebacinsäure
und/oder Acelainsäure und/oder
Dodecandicarbonsäure
und/oder einer Cyclohexandicarbonsäure besteht, und deren Diaminkomponente
ganz oder teilweise insbesondere aus n- und/oder p-Xylylendiamin
und/oder Hexamethylendiamin und/oder 2,2,4- und/oder 2,4,4-Dimethylhexamethylendiamin
und/oder Isophorondiamin besteht und deren Zusammensetzungen im
Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt sind (vgl. Encyclopedia
of Polymers, Vol. 11, Seite 315 ff.)
Daneben
können
als Komponente C auch Polyester, vorzugsweise aromatisch aliphatische
Polyester, eingesetzt werden. Beispiele sind Polyalkylenterephthalat,
zum Bei spiel auf Basis von Ethylenglykol, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4,
Hexandiol-1,6 und 1,4-Bis-hydroxymethyl-cyclohexan, sowie Polyalkylennaphthalate.
Als
Komponente C können
weiterhin aromatische Polyetherketone eingesetzt werden, wie sie zum
Beispiel beschrieben sind in den Patentschriften GB 1 078 234,
US 4,010,147 , EP-A-0 135
938, EP-A-0 292 211, EP-A-0 275 035, EP-A-0 270 998, EP-A-0 165 406 und der
Publikation von C.K. Sham et al., Polymer 29/6,1016 bis 1020 (1988).
Weiterhin
können
als Komponente C der Formmassen Polyoxyalkylene, zum Beispiel Polyoxymethylen
und auch Oxymethylenpolymerisate eingesetzt werden.
Weiterhin
geeignete Komponenten C sind die Polyarylsulfide, insbesondere das
Polyphenylensulfid.
Geeignete
Polycarbonate C sind an sich bekannt. Sie sind zum Beispiel entsprechend
den Verfahren der DE-B-1 300 266 durch Grenzflächenpolykondensation oder gemäß dem Verfahren
der DE-A-1 495 730 durch Umsetzung von Diphenylcarbonat mit Bisphenolen
erhältlich.
Bevorzugtes Bisphenol ist 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)propan, im Allgemeinen – wie ich
im Folgenden – als
Bisphenol A bezeichnet.
Anstelle
von Bisphenol A können
auch andere aromatische Dihydroxyverbindungen verwendet werden,
insbesondere 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)pentan, 2,6-Dihydroxynaphthalin,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfan,
4,4'-Dihydroxydiphenylether,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfit,
4,4'-Dihydroxydiphenylmethan, 1,1-Di-(4-hydroxyphenyl)ethan,
4,4-Dihydroxydiphenyl oder Dihydroxydiphenylcycloalkane, bevorzugt Dihydroxydiphenylcyclohexan
oder Dihydroxylcyclopentan, insbesondere 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan
sowie Mischungen der vorgenannten Dihydroxyverbindungen.
Besonders
bevorzugte Polycarbonate sind solche auf der Basis von Bisphenol
A oder Bisphenol A zusammen mit bis zu 80 Mol-% der vorstehend genannten
aromatischen Dihydroxyverbindungen.
Es
können
Copolycarbonate gemäß der
US 3,737,409 verwendet werden;
von besonderem Interesse sind dabei Copolycarbonate auf der Basis
von Bisphenol A und Di(3,5-dimethyl-dihydroxyphenyl)sulfon, die
sich durch eine hohe Wärmeformbeständigkeit
auszeichnen. Ferner ist es möglich,
Mischungen unterschiedlicher Polycarbonate einzusetzen.
Die
mittleren Molekulargewichte (Gewichtsmittelwert Mw,
bestimmt mittels Gelpermeationschromatographie in Tetrahydrofuran
gegen Polystyrolstandards) der Polycarbonate C liegen erfindungsgemäß im Bereich
von 10000 bis 64000 g/mol. Bevorzugt liegen sie im Bereich von 15000
bis 63000, insbesondere im Bereich von 15000 bis 60000 g/mol. Dies
bedeutet, dass die Polycarbonate C relative Lösungsviskositäten im Bereich
von 1,1 bis 1,3, gemessen in 0,5 Gew.-%iger Lösung in Dichlormethan bei 25°C, bevorzugt
von 1,15 bis 1,33, haben. Vorzugsweise unterscheiden sich die relativen
Lösungsviskositäten der
eingesetzten Polycarbonate um nicht mehr als 0,05, insbesondere
nicht mehr 0,04.
Die
Polycarbonate C können
sowohl als Mahlgut als auch in granulierter Form eingesetzt werden.
Sie liegen als Komponente C in Mengen von 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt
von 10 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte Formmasse
vor.
Der
Zusatz von Polycarbonaten führt
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung unter anderem zu höherer
Thermostabilität
und verbesserter Rissbeständigkeit
der Formmassen.
Komponente D
Als
Komponente D enthalten die thermoplastischen Formmassen in einer
Ausführungsform
0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%, insbesondere 0 bis
30 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe
oder deren Mischungen, jeweils bezogen auf die gesamte Formmasse.
Dabei handelt es sich vorzugsweise um kommerziell erhältliche
Produkte.
Verstärkungsmittel
wie Kohlenstofffasern und Glasfasern werden üblicherweise in Mengen von 5
bis 50 Gew.-% verwendet, bezogen auf die gesamte Formmasse.
Die
verwendeten Glasfasern können
aus E-, A- oder C-Glas sein und sind vorzugsweise mit einer Schichte
und einem Haftvermittler ausgerüstet.
Ihr Durchmesser liegt im Allgemeinen zwischen 6 und 20 μm. Es können sowohl
Endlosfasern (rovings) als auch Schnittglasfasern (staple) mit einer
Länge von
1 bis 10 μm,
vorzugsweise 3 bis 6 μm,
eingesetzt werden.
Weiterhin
können
Füll- oder
Verstärkungsstoffe,
wie Glaskugeln, Mineralfasern, Whisker, Aluminiumoxidfasern, Glimmer,
Quarzmehl, Calciumcarbonat und Wollastonit zugesetzt werden.
Außerdem können Metallflocken
(zum Beispiel Aluminiumflocken der Fa. Transmet Corp.), Metallpulver,
Metallfasern, metallbeschichtete Füllstoffe zum Beispiel nickelbeschichtete
Glasfasern sowie andere Zuschlagstoffe, die elektromagnetische Wellen
abschirmen, den erfindungsgemäßen Formmassen
beigemischt werden. Insbesondere kommen Aluminiumflocken (K 102
der Fa. Transmet) für EMI-Zwecke
(electro-magnetic
interference) in Betracht. Ferner können die Massen mit zusätzlichen Kohlenstofffasern,
Ruß, insbesondere
Leitfähigkeitsruß, oder
nickelbeschichteten C-Fasern vermischt werden.
Die
erfindungsgemäßen Formmassen
können
ferner weitere Zusatzstoffe enthalten, die für Polycarbonate, SAN-Polymerisate
und Pfropfcopolymerisate oder deren Mischungen typisch und gebräuchlich
sind. Als solche Zusatzstoffe seien beispielsweise genannt: Antistatika,
Antioxidantien, Stabilisatoren zur Verbesserung der Thermostabilität, zur Erhöhung der
Lichtstabilität,
zum Anheben der Hydrolysebeständigkeit
und der Chemikalienbeständigkeit,
Mittel gegen die Wärmezersetzung
und insbesondere die Schmier/Gleitmittel, die für die Herstellung von Formkörpern bzw.
Formteilen zweckmäßig sind.
Das Eindosieren dieser weiteren Zusatzstoffe kann in jedem Stadium
des Herstellungsprozesses erfolgen, vorzugsweise jedoch zu einem
frühen
Zeitpunkt, um frühzeitig
die Stabilisierungseffekte (oder anderen speziellen Effekte) des
Zusatzstoffes auszunutzen.
Geeignete
Stabilisatoren sind die üblichen gehinderten
Phenole, aber auch Vitamin E bzw. analog aufgebaute Verbindungen,
wie auch butylierte Kondensationsprodukte von p-Kresol und Dicyclopentadien, z.B. Wingstay® von
Goodyear. Auch HALS-Stabilisatoren (Hindered Amine Light Stabilizers),
Benzophenone, Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und andere Verbindungen
sind geeignet (beispielsweise Irganox®, Tinuvin®,
wie Tinuvin® 770 (HALS-Absorber,
Bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebazat) oder Tinuvin®P
(UV-Absorber – (2H-Benzotriazol-2-yl)-4-methylphenol),
Topanol®. Diese
werden üblicherweise
in Mengen bis zu 2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgemisch) verwendet.
Geeignete
Gleit- und Entformungsmittel sind Stearinsäuren, Stearylalkohol, Stearinsäureester, Amidwachse
(Bisstearylamid), Polyolefinwachse bzw. allgemein höhere Fettsäuren, deren
Derivate und entsprechende Fettsäuregemische
mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen. Die Mengen dieser Zusätze liegen
im Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formmasse.
Auch
Silikonöle,
oligomeres Isobutylen oder ähnliche
Stoffe kommen als Zusatzstoffe in Frage, die üblichen Mengen betragen 0,001
bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formmasse.
Verarbeitungshilfsmittel
und Stabilisatoren wie UV-Stabilisatoren, Schmiermittel und Antistatika werden üblicherweise
in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-% verwendet, bezogen auf die gesamte
Formmasse.
In
einer weiteren Ausführungsform
enthalten die erfindungsgemäß verwendeten
thermoplastischen Formmassen zusätzlich
ein Farbmittel als Komponente E.
Komponente
E
Im
Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter „Farbmittel" alle Substanzen
zu verstehen, die zum Einfärben
der erfindungsgemäßen thermoplastischen
Formmassen geeignet sind, zum Beispiel Pigmente, Farbstoffe und
Effektfarbmittel.
Geeignete „Farbmittel" sind dem Fachmann bekannt.
Als
Pigmente sind z.B. Ruß,
anorganische Pigmente wie Aluminate, z.B. Cobaltaluminat Blau, keramische
Pigmente wie Manganviolett, Chromate wie Chromgelb und Chromorange
(Bleichromate, ggf. mit Bleisulfaten), Zinkgelb (Zinkchromat), Molybdatorange
(Bleichromate und -sulfide und Bleimolybdate), Chromgrün (grünliche Chromgelb-Pigmente mit Eisenblau),
Eisenblau (basierend auf Ammoniumferrocyanid), Oxide wie Eisenoxide
(von gelb bis schwarz, insbesondere die braunen, gelbbraunen oder
roten), Chromoxid-Grün
(wasserfrei), Cadmiumverbindungen bzw. -salze wie Cadmiumsulfid
(orange oder gelb mit Zinksulfid), Cadmiumsulfoselenid (rot und
orange), Cadmiumquecksilber (Mercadiums), Cadmium-Lithium-Verbindungen
und Lithopone (Bariumsulfat-erweiterte
Versionen von Cadmiumsulfid und Cadmiumselenid), Titanate wie Nickeltitanat,
Titandioxide (weiße
Pigmente umfassend Rutil- und Anatas-Pigmente), Zinksulfid-Weiß, Ultramarinblau
(Aminosilikat-Komplex enthaltend Schwefel), Cobaltblau (Mischung
aus Ultramarinblau und Zinkoxiden).
Geeignete
organische Farbstoffe und Pigmente sind z.B. Chinophthalone, Isodoline,
Perylene, insbesondere für
gelbe Farbstoffe, Diketo-pyrrolo-pyrrole, ein Cadmium-Typ Rot, Hochtemperatur-Versionen
von organischen Pigmenten wie Azorot und Azogelb, umfassend Azoverbindungen
und saure Azopigmente, Chinacridone, Phthalocyanine wie Phthalocyaninblau
oder -grün,
Anthrachinonfarbstoffe, Scarlet 3b Lake, Chromophthalocyanin-Pyrrole, halogenierte
Phthalocyanine, Chinoline, heterocyclische Farbstoffe, Perinon-Farbstoffe,
Anthracendion-Farbstoffe, Thioxanthen-Farbstoffe, Parazolon-Farbstoffe,
Polymethin-Pigmente, Mischungen von organischen und anorganischen
gemischten Metalloxidpigmenten und andere.
Geeignete
Effektfarbmittel sind z.B. Metallics wie Aluminiumflocken (Aluminium-Flakes)
und Goldbronzen, Perlglanzfarbmittel (Pearlescent), Granite, fluoreszierende
Farbmittel, phosphoreszierende Farbmittel wie phosphoreszierende
Pigmente, z.B. Zinksulfide oder Erdalkalialuminat-Oxide, sowie thermochrome
und photochrome Farbmittel.
Die
Farbmittel können
allein oder in Form von Mischungen verschiedener Farbmittel eingesetzt werden.
Die Farbmittel können
z.B. in Form von trockenen Farbmitteln, flüssigen Farbmitteln, Farbkonzentraten,
eingekapselten Farbmitteln, z.B. eingekapselten Pigmenten, Farbmittel-Dispersionen,
z.B. Pigment-Dispersionen, oder gefriergetrockneten Farbmittelkonzentraten
eingesetzt werden.
Das
Farbmittel (Komponente E) liegt in den thermoplastischen Formmassen
im Allgemeinen in einer Menge von 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 0 bis
20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtmenge der Komponenten A, B, gegebenenfalls C und gegebenenfalls
D, vor. Bei einigen Farbmitteln sind sogar bereits Mengen < 3 Gew.-% ausreichend,
um das Polymerisat einzufärben.
Das
Mischen der Komponenten A und B und gegebenenfalls C und/oder D
sowie gegebenenfalls E kann nach jeder beliebigen Weise nach allen
bekannten Methoden erfolgen. Wenn die Komponenten A und B beispielsweise
durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden sind, ist es möglich, die
erhaltenen Polymerdispersionen miteinander zu vermischen, darauf
die Polymerisate gemeinsam auszufällen und das Polymerisatgemisch
aufzuarbeiten. Vorzugsweise erfolgt jedoch das Abmischen der Komponenten
A und B durch gemeinsames Extrudieren, Kneten oder Verwalzen der
Komponente, zum Beispiel bei 180 bis 400°C, wobei die Komponenten, sofern
erforderlich, zuvor aus der bei der Polymerisation erhaltenen Lösung oder
wässrigen
Dispersion isoliert worden sind. Die in wässriger Dispersion erhaltenen
Produkte der Pfropfcopolymerisation (Komponente A) können auch
nur teilweise entwässert
werden und als feuchte Krümel
mit der Komponente B vermischt werden, wobei dann während des
Vermischens die vollständige
Trocknung der Pfropfcopolymerisate erfolgt.
Erfindungsgemäß werden
die vorstehend beschriebenen Formmassen zum Spritzgießen von Formteilen
eingesetzt. Um die Formteile aus der Spritzgussform zu entfernen,
werden diese zwangsentformt. Hierzu sind in der Form im Allgemeinen Auswerfer
vorgesehen, die bei geöffneter
Form auf das Formteil drücken
und dieses so aus der Form auswerfen. Hierdurch wird auf das Formteil
ein Druck ausgeübt.
Die zur Entformung der Formteile erforderliche Kraft liegt im Bereich
von 5 bis 50000 N, bevorzugt 10 bis 10000 N und insbesondere 25
bis 2500 N.
Das
Spritzgussverfahren wird zum Beispiel in einer handelsüblichen
Spritzgießmaschine
durchgeführt.
Geeignete
Spritzgießmaschinen
sind zum Beispiel Schneckenkolben-Spritzgießmaschinen.
Schneckenkolben-Spritzgießmaschinen
umfassen eine sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung bewegbare
Schnecke, mittels welcher die zu verarbeitende Formmasse von einer
Aufgabeposition unter axialer und rotierender Bewegung der Schnecke
in einen durch die axiale Bewegung entstehenden Hohlraum vor der
Schnecke gefördert.
Durch die aufgrund des Transportes entstehende Reibungswärme sowie
durch zusätzliche
Wärmezufuhr über die
Kanalwand und/oder die Schnecke wird die vorzugsweise als Granulat
zugeführte
Formmasse in der Spritzgießmaschine
geschmolzen. Die geschmolzene Formmasse sammelt sich im Hohlraum vor
der Schnecke. Zur Herstellung eines Formteiles wird die im Hohlraum
gesammelte geschmolzene thermoplastische Formmasse durch axiale
Bewegung der Schnecke über
einen Verteilerkanal in eine Form gepresst.
Bei
der erfindungsgemäßen Verwendung
der vorangehend beschriebenen thermoplastischen Formmassen wird
die Formmasse auf eine Temperatur im Bereich von 180°C bis 320°C erwärmt.
Die
Form, in welcher die Formteile hergestellt werden, weist vorzugsweise
eine Temperatur im Bereich von 0 bis 100°C, besonders bevorzugt von 20
bis 80°C
auf. Durch die im Vergleich zur Formmassentemperatur niedrigere
Temperatur erstarrt die geschmolzene Formmasse in der Form.
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Spritzgießen einer
wie vorstehend definierten Formmasse, die aus den Komponenten A
und B sowie gegebenenfalls C und/oder D sowie gegebenenfalls E aufgebaut
ist.
Hierzu
wird die Formmasse zunächst
geschmolzen und in einem Druckraum gesammelt. Aus dem Druckraum
wird die Frommasse vorzugsweise durch eine axiale Bewegung der Schnecke
der Spritzgießmaschine
oder durch die Bewegung eines Kolbens in den Druckraum über mindestens
einen Kanal in mindestens ein Formnest gespritzt. Nach dem Aushärten der
Formmasse im Formnest wird das Formteil ausgeworfen.
Schließlich betrifft
die Erfindung einen Formkörper,
der aus einer Formmasse, aufgebaut aus den Komponenten A und B,
sowie gegebenenfalls C und/oder D sowie gegebenenfalls E, durch
ein Spritzgießverfahren
hergestellt wird.
Im
Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Formmassen
weisen die erfindungsgemäßen Formmassen
bei der Zwangsentformung im Spritzgussverfahren keine oder nur eine stark
verringerte Weißverfärbung auf.