DE1031957B

DE1031957B - Verfahren zum spanlosen Verformen von Polyaethylen

Info

Publication number: DE1031957B
Application number: DEC12744A
Authority: DE
Inventors: Charles Howard Adams; Dr Franz Broich; Robert Edward Cairns; Dr Wilhelm Klein; James Richard Taylor; Dr Georg Wick
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1956-03-17
Filing date: 1956-03-17
Publication date: 1958-06-12

Description

Verfahren zum spanlosen Verformen von Polyäthylen Es ist bekannt, daß die spanlose Verformung von thermoplastischen Polymerisaten auf Schneckenpressen, Spritzgußmaschinen, Kalandern usw. Temperaturen erfordert, die oberhalb der Fließtemperaturgrenze liegen. Die obere Grenze der Verarbeitungstemperatur ist durch die Zersetzungstemperatur bestimmt. Bei Polyäthylenen, und zwar sowohl Hochdruck- als Niederdruck-Polyäthylenen fällt die Grenze der Fließtemperatur mit dem verhältnismäßig scharfen Schmelzpunkt zusammen, bei dem der kristalline Anteil aufschmilzt. Dieser Schmelzpunkt beträgt für Hochdruck-Polyäthylene etwa 1100 C und für Niederdruck-Polyäthylene etwa 125 bis 1350 C.
Oberhalb dieses Schmelzpunktes sind die Polyäthylene plastisch und können spanlos verformt werden. Die Zersetzungstemperatur liegt bei Polyäthylenen im Bereich von 190 bis 2000 C. Deshalb hat man Polyäthylene bislang immer bei Temperaturen zwischen etwa 120 und 2000 C verformt.
Es wurde gefunden, daß man Polyäthylene oberhalb der Fließtemperaturgrenze vorteilhafter spanlos verformen kann, wenn man bei Temperaturen zwischen 220 und 3000 C arbeitet. Man kann sowohl Hochdruck- als auch Niederdruck-Polyäthylene, insbesondere solche mit Molekulargewichten oberhalb 50000, verarbeiten. Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der hohen Verarbeitungstemperaturen bei Niederdruck-Polyäthylenen mit Molekulargewichten von 60 000 bis 180 000. Diese Molekulargewichte sind Verhältniszahlen, die sich aus den sogenannten reduzierten Viskositäten nach einer konventionellen Formel berechnen (vgl. Angewandte Chemie 67 [1955], S.548).
Geeignete Verarbeitungstemperaturen liegen zwischen 250 und 3000 C. Besonders vorteilhaft sind im allgemeinen Temperaturen von 270 bis 2900 C. Die günstigsten Temperaturen hängen von der Natur des verwendeten Polyäthylens ab und werden erforderlichenfalls durch einen einfachen Vorversuch bestimmt. Es versteht sich von selbst, daß die Polyäthylene den hohen Verarbeitungstemperaturen zweckmäßig nur möglichst kurze Zeit ausgesetzt werden, Dies ist beispielsweise möglich, indem die Polyäthylene nur unmittelbar vor bzw. in der Düse der Schneckenpresse oder der Spritzgußmaschine auf die hohe Temperatur gebracht werden.
Die durch spanlose Verformung von Polyäthylenen oberhalb der Fließtemperaturgrenze bei Temperaturen oberhalb 2200 C erhaltenen Strangpreß- und Spritzguß erzeugnisse, Folien und Platten besitzen überraschenderweise Eigenschaften, die denen der bei üblichen Temperaturen hergestellten Erzeugnisse wesentlich überlegen sind. So halten auf Spritzgußmaschinen zwischen 220 und 3000 C hergestellte Formteile eine wesentlich höhere Beanspruchung durch Schlag bzw. durch fallende Gewichte aus als die unterhalb 2200 C hergestellten. Auf Spritzgußmaschinen. hergestellte Prüfstäbe zeigen eine Reißdehnung, die das Mehrfache derjenigen. der bei bislang üblichenTemperaturenhergestellten Prüfstäbe beträgt. Die aus gespritzten Scheiben längs und quer zur Spritzrichtung entnommenen Prüfkörper weisen die gleiche gute Dehnung auf, während die bei 1900 C gespritzten, quer zur Spritzrichtung entnommenen Prüfkörper nur einen Bruchteil der Dehnung längs der Spritzrichtung besitzen. Auf Schneckenpressen hergestellte Rohre zeichnen sich dadurch aus, daß sie unter Spannung tiefe Temperaturen besser vertragen. Dies ist besonders iilerraschend, weil auch die bislang üblichen Verarbeitungstemperaturen ol)eflalb der Fließtemperaturgrenze und die nunmehr gewählten Verarbeitungstemperaturen bereits weit jenseits der Zersetzungstemperatur liegen. Es war deshalb zu befürchten, daß bei diesen hohen Temperaturen der thermische Abbau die mechanischen Eigenschaften der Erzeugnisse merklich verschlechtern würde.
Beispiel 1 Ein granuliertes Niederdruck-Polyäthylen mit der reduzierten Viskosität von 2,6 - entsprechend einem Molekulargewicht von 75000 wird auf einer Spritzgußmaschine bei gleichen Stand- und Nachdruckzeiten, aber verschiedenen Spritztemperaturen, zu einer kleinen Schale von 108 mm Durchmesser, 3d mm Höhe, 72 mm Bodendurchmesser und 1 mm Wandstärke verspritzt. Auf die mit dem Boden nach oben aufgestellten Schalen läßt man bei einer Temperatur von 220 C in einem Fallprüfgerät aus verschiedenen Höhen ein langgestrecktes Gewicht von 1,5 kg auffallen. Die bei niedrigen Spritztemperaturen hergestellten Schalen werden schon bei geringen Fallhöhen zerstört, während bei Temperaturen von 260 bis 2900 C gespritzte Schalen selbst bei der größten bei dem verwendeten Gerät einstellbaren Fallhöhe von 140 cm nicht zu Bruch gehen. Die Einzelergebnisse der Fallversuche sind in Fig. 1 graphisch aufgetragen.
Beispiel 2 Man verarbeitet ein granuliertes Niederdruck-Polyäthylen mit einer reduzierten Viskosität von 2,6 - entsprechend einem Molekulargewicht von 75 000 -auf einer Schneckenpresse mit einer unmittelbar an der Düse angebrachten Kalibriervorrichtung bei Temperaturen von 180, 210 und 2450 C zu Rohren. Die erhaltenen Rohre mit einem Außendurchmesser von 32 mm und einer Wandstärke von 2,5 mm werden auf eine Länge von 900 mm geschnitten, zu Haarnadeln gebogen und mit Hilfe einer Kältesole gekühlt. Nach dem Entfernen aus der Kältesole werden die Schenkel der Haarnadeln bis zur Berührung zusammengebogen.
Das bei 180 C hergestellte Rohr bricht bei - 100 C und das bei 2100C hergestellte Rohr bei -150C, während das bei 2450 C hergestellte Rohr auch bei 200 C nicht bricht.
Beispiel 3 Ein granuliertes Niederdruck-Polyäthylen mit der reduzierten Viskosität von 3,45- entsprechend einem Molekulargewicht von 103 000 - wird bei einer Temperatur von 2800 C und zum Vergleich von 1900 C im Spritzzylinder zu Normstäben 6 X 4 X 50 mm verspritzt. Die Formentemperatur beträgt 700 C, die Standzeit 11/2 Minuten. Während der ganzen Standzeit wird Nachdruck gegeben. Die so erhaltenen Normstäbe werden in einer Zerreißmaschine bei 200 kg Belastung und einem Vorschub von 10 mm min-1 auf Reißdehnung geprüft. Die Reißdehnung der bei 2800 C gespritzten Normstäbe 1e trägt 2370/o, die der bei 1900 C gespritzten nur 33 °/o.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur spanlosen Verformung von Polyäthylen oberhalb der Fließtemperaturgrenze, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen zwischen 220 und 3000 C arbeitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Kunststofftaschenbuch, 1955, insbesondere S. 64; Zeitschrift Kunststoffe, 1955, Bd. 45, Heft 10 S. 410 bis 414.