DE1148743B - Process for the production of molded articles from irradiated, filled polyolefin materials - Google Patents
Process for the production of molded articles from irradiated, filled polyolefin materialsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus bestrahlten, gefüllten Polyolefinmassen.The invention relates to a method for producing moldings from irradiated, filled Polyolefin compositions.
Es ist bekannt, geformte Gegenstände oder Folien aus Polyäthylen in Gegenwart von Sauerstoff zu bestrahlen. Es ist auch bereits beschrieben, organische Polymere einer ionisierenden Bestrahlung auszusetzen.It is known to irradiate molded articles or films made of polyethylene in the presence of oxygen. It has also already been described to expose organic polymers to ionizing radiation.
Ferner ist es auch nicht mehr neu, Polyäthylen oder geformte Gegenstände aus Polyäthylen in Gegenwart von Füllstoffen einer ionisierenden Bestrahlung zu unterwerfen.Furthermore, it is also no longer new, polyethylene or molded articles made of polyethylene in the presence to subject fillers to ionizing radiation.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus gefüllten, bestrahlten Polyolefinmassen ein in an sich bekannter Weise in Gegenwart von Sauerstoff einer ionisierenden Strahlung unterworfenes Polymerisat aus Monoolefinen und gegebenenfalls weniger als 1 Gewichtsprozent eines Dienmonomeren, in das nach der Bestrahlung wenigstens 10 Gewichtsprozent Füllstoff, bezogen auf das Polymerisat, und gegebenenfalls zusätzlich bekannte Reduktions- oder Vulkanisationsmittel in der Wärme eingearbeitet worden sind, verwendet.According to the invention in the method of production of molded bodies made of filled, irradiated polyolefin compositions in a manner known per se in Polymer of monoolefins subjected to ionizing radiation in the presence of oxygen and optionally less than 1 percent by weight of a diene monomer into which after irradiation at least 10 percent by weight of filler, based on the polymer, and optionally additionally known ones Reducing or vulcanizing agents have been incorporated in the heat, are used.
Als Polymere werden in diesem Verfahren die durch Polymerisation oder Mischpolymerisation von polymerisierbaren Monoolefinen erhaltenen Produkte verwendet. Besonders geeignet sind die durch Polymerisation von Äthylen, Propylen und Isobutylen erhaltenen Polymerisate. Alle diese Polymerisate sind gesättigt und weisen praktisch keine äthylenische Doppelbindung auf. Das Verfahren eignet sich natürlieh auch für Mischpolymere, die im wesentlichen gesättigt sind, d. h. weniger als 1 Gewichtsprozent eines Dienmonomeren enthalten.The polymers used in this process are those obtained by polymerization or copolymerization of polymerizable monoolefins obtained products used. Those by polymerization are particularly suitable polymers obtained from ethylene, propylene and isobutylene. All of these polymers are saturated and have practically no ethylenic double bond. The method is of course suitable also for copolymers which are essentially saturated, d. H. less than 1 percent by weight of a diene monomer.
Zur ionisierenden Bestrahlung eignen sich Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen oder beschleunigte Elektronen. Es ist unerläßlich, daß die Einwirkung der Strahlen in Gegenwart von Luftsauerstoff stattfindet.For ionizing radiation, ultraviolet rays, X-rays, gamma rays or are suitable accelerated electrons. It is imperative that the action of the rays in the presence of atmospheric oxygen takes place.
Ebenso ist es sehr wichtig, daß die ionisierende Bestrahlung des Polymeren vorgenommen wird, bevor ihm der Füllstoff zugesetzt wird. Als Füllstoffe können alle als Kautschukverstärkungsmittel bekannten Produkte, insbesondere die Ruße, gewisse Formen von Kieselsäure und Calciumsilikate verwendet werden. Die Teilchengröße aller dieser Füllstoffe Hegt vorzugsweise unter 100 μ.It is also very important that the ionizing irradiation of the polymer is done before the filler is added to it. All products known as rubber reinforcing agents can be used as fillers, in particular the carbon blacks, certain forms of silica and calcium silicates are used. The particle size of all of these fillers is preferably less than 100 microns.
Die Einarbeitung der Füllstoffe in die bestrahlten Polymeren kann nach jeder Methode erfolgen, die eine gute Verteilung sicherstellt. Beispielsweise können Walzenmischer oder Banbury-Mischer verwendet werden.The incorporation of the fillers into the irradiated polymers can be done by any method ensures good distribution. For example, roller mixers or Banbury mixers can be used will.
Die Temperatur wird so gewählt, daß das Mischen Verfahren zur HerstellungThe temperature is chosen so that the mixing process of manufacture
von Formkörpern aus bestrahlten,of moldings from irradiated,
gefüllten Polyolefinmassenfilled polyolefin compositions
Anmelder:
Polyplastic, ParisApplicant:
Polyplastic, Paris
Vertreter: Dr.-Ing. A. Vogt, Patentanwalt,
Kohl, Habsburgerring 2-12Representative: Dr.-Ing. A. Vogt, patent attorney,
Kohl, Habsburgerring 2-12
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 4. Juli 1958 (Nr. 769 635)Claimed priority:
France of July 4, 1958 (No. 769 635)
Yvan Landler, Sceaux, Seine,Yvan Landler, Sceaux, Seine,
und Pierre Lebel, Asnieres, Seine (Frankreich),and Pierre Lebel, Asnieres, Seine (France),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
unter guten Bedingungen erfolgt, ohne daß jedoch Temperaturen erreicht werden, bei denen ein Abbau des Polymeren erfolgen könnte.takes place under good conditions, but without reaching temperatures at which degradation occurs of the polymer could take place.
Die Menge des zugesetzten Füllstoffs hängt in erster Linie von den gewünschten Eigenschaften des gefüllten Polymeren ab. Wichtig in dieser Hinsicht sind ferner die Art des Polymeren, sein Molekulargewicht, die Art des Füllstoffs und seine Teilchengröße. The amount of filler added depends primarily on the desired properties of the filled polymers. The type of polymer, its molecular weight, the type of filler and its particle size.
In gewissen Fällen lassen sich die Eigenschaften der Produkte noch verbessern, indem gleichzeitig mit dem Füllstoff mineralische oder organische Reduktionsmittel, z. B. Sulfite, Amine, oder als Vulkanisationsmittel bekannte Produkte, vorzugsweise Thioverbindungen, zugesetzt werden.In certain cases, the properties of the products can be improved by simultaneously using the filler mineral or organic reducing agents, e.g. B. sulfites, amines, or as vulcanizing agents known products, preferably thio compounds, can be added.
Der Zusatz von verstärkenden Füllstoffen zu gesättigten Polymeren von Monoolefinen ist bereits bekannt, jedoch konnte man bisher keine höheren Mengen als etwa 5 % zusetzen. Geht man über diese Menge hinaus, verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften der Polymeren.The addition of reinforcing fillers to saturated polymers of monoolefins is already known, however, up to now it has not been possible to add amounts greater than about 5%. If you go over this In addition, the mechanical properties of the polymers deteriorate.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte sind thermoplastisch. Sie können somit beliebig oft verformt werden, was bei den nach den bekannten Verfahren erzielten Produkten nicht der Fall war.The products obtained in the process according to the invention are thermoplastic. You can thus be deformed as often as desired, which is not the case with the products obtained by the known processes was the case.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen überraschenden technischen Vorteile sindThe surprising technical advantages obtained by the process according to the invention are
309 580/440309 580/440
aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich. Dabei bezieht sich die Spalte 1 der Tabelle auf ein Ausgangspolyäthylen ohne Bestrahlung und ohne Rußzusatz, Spalte 2 auf ein nichtbestrahltes Polyäthylen, aber mit Rußzusatz, und Spalte 3. auf ein Polyäthylen, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst einer Gammabestrahlung von 15 · 106 Röntgen ausgesetzt wurde und dann einen Zusatz von 50 g Ruß auf 100 g Polyäthylen erhielt.can be seen in the following table. Column 1 of the table relates to a starting polyethylene without irradiation and without the addition of carbon black, column 2 to a non-irradiated polyethylene, but with the addition of carbon black, and column 3 to a polyethylene which, according to the process according to the invention, is first subjected to gamma irradiation of 15 · 10 6 X-rays was exposed and then received an addition of 50 g of carbon black to 100 g of polyethylene.
Wurden hingegen 2 Teile desselben Polyäthylen nach bekanntem Verfahren zunächst mit einem Teil Ruß gemischt und dieses Gemisch einer Bestrahlung von 15 · 106 Röntgen ausgesetzt, so wurden die in Spalte 4 angeführten Ergebnisse erhalten, die insbesondere hinsichtlich der Temperaturen der Bruchsprödigkeit eine deutliche Verschlechterung gegenüber den Ergebnissen der Spalte 3 zeigen.If, on the other hand, 2 parts of the same polyethylene were first mixed with one part of carbon black using a known method and this mixture was exposed to radiation of 15 · 10 6 X-rays, the results given in column 4 were obtained, which, in particular with regard to the temperatures of the brittleness, a significant deterioration compared to the Show results in column 3.
Temperatur
der Bruchsprödig-
keit in ° C Breaking strength ....
temperature
the fragile
speed in ° C
-60110
-60
+40135
+40
-40140
-40
-15150
-15
Aus der Tabelle folgt, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene thermoplastische Produkt eine gute Bruchfestigkeit hat, ohne daß dabei die mechanische Brüchigkeit leidet.From the table it follows that according to the invention Process obtained thermoplastic product has good breaking strength without losing mechanical fragility suffers.
Außerdem weisen die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Produkte vorteilhafte Eigenschaften auf, wie dies aus den folgenden Beispielen ersichtlich ist.In addition, according to the method according to Products obtained according to the invention have advantageous properties, as shown in the following examples can be seen.
In einer stehenden Mischschnecke werden 2 kg Hochdruck-Polyäthylen, das in üblicher Weise hergestellt ist und eine Dichte von 0,919 g/cm3 sowie einen Schmelzindex von 7 g/10 Minuten bei 190° C hat, in Pulverform gegeben und in Gegenwart von Luft durch eine Ultraviolettstrahlenquelle 2 Stunden bestrahlt. Dem bestrahlten Polymeren werden in einem auf 150° C erhitzten Mischer 10 g Triäthylentetramin und 1 kg verstärkende, feinverteilte Kieselsäure zugesetzt. Die Einarbeitung erfolgt in 15 Minuten in Gegenwart von Luft. Der aus dem erhaltenen Produkt hergestellte Prüfkörper hat eine Zugfestigkeit von 162 kg/cm2 gegenüber 102 kg/cm2 beim ungefüllten Polymeren. Die Wärmebeständigkeit ist um 15° C verbessert.In an upright mixing screw, 2 kg of high-pressure polyethylene, which is produced in the usual way and has a density of 0.919 g / cm 3 and a melt index of 7 g / 10 minutes at 190 ° C., is added in powder form and through in the presence of air irradiated an ultraviolet ray source for 2 hours. 10 g of triethylenetetramine and 1 kg of reinforcing, finely divided silica are added to the irradiated polymer in a mixer heated to 150.degree. The incorporation takes place in 15 minutes in the presence of air. The test specimen produced from the product obtained has a tensile strength of 162 kg / cm 2 compared to 102 kg / cm 2 for the unfilled polymer. The heat resistance is improved by 15 ° C.
100 g des im Beispiel 1 verwendeten Hochdruck-Polyäthylens werden in Gegenwart von Luft einer Gammabestrahlung in einer Dosis von 15 Millionen Röntgen ausgesetzt. In das Polymere werden dann 50 g eines hochabriebfesten Ofenrußes eingearbeitet. Das Gemisch wird in Gegenwart von Luft 15 Minuten auf 1500C erhitzt. Die Zugfestigkeit des aus dem füllstoffhaltigen Polymeren hergestellten Formlings beträgt 140 kg/cm2 gegenüber 110 kg/cm2 beim Ausgangspolymeren. Die Wärmebeständigkeit, gemessen an der Änderung des Torsionsmoduls, ist von 70 auf 87° C gestiegen.100 g of the high-pressure polyethylene used in Example 1 are exposed to gamma radiation in the presence of air at a dose of 15 million X-rays. 50 g of a highly abrasion-resistant furnace carbon black are then incorporated into the polymer. The mixture is heated to 150 ° C. for 15 minutes in the presence of air. The tensile strength of the molding produced from the filler-containing polymer is 140 kg / cm 2 compared to 110 kg / cm 2 for the starting polymer. The heat resistance, measured by the change in the torsional modulus, has increased from 70 to 87 ° C.
Unter den im Beispiel 2 genannten Bedingungen werden 200 g Niederdruck-Polyäthylen, das in üblicher Weise hergestellt ist und eine Dichte von 0,960 g/cm3 sowie einen Schmelzindex von 0,4 g/10 Minuten bei 190° C hat, bestrahlt. Anschließend werden bei 160° C 100 g Calciumcarbonat zugegeben. Die Mischung wird 8 Minuten auf einem Walzenmischer erhitzt. Das Endprodukt hat nach dem Formen eine Zugfestigkeit von 320 kg/cm2, während das reine Polymere einen Wert von 225 kg/cm2 aufweist.Under the conditions mentioned in Example 2, 200 g of low-pressure polyethylene, which is produced in the usual way and has a density of 0.960 g / cm 3 and a melt index of 0.4 g / 10 minutes at 190 ° C., is irradiated. 100 g of calcium carbonate are then added at 160 ° C. The mixture is heated on a roller mixer for 8 minutes. After molding, the end product has a tensile strength of 320 kg / cm 2 , while the pure polymer has a value of 225 kg / cm 2 .
200 g Polypropylen, das in üblicher Weise hergestellt ist und eine Dichte von 0,901 g/cm3 sowie einen Schmelzindex von 3 g/10 Minuten bei 2500C hat, werden 1 Stunde in Gegenwart von Licht der Einwirkung von Röntgenstrahlen (5OkV, 10 mA) ausgesetzt. Dem so erhaltenen Polymeren werden 80 g ernes hochabriebfesten Ofenrußes und 40 g Talkum zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird auf einem Walzenmischer 10 Minuten erhitzt. Erhalten wird ein Produkt, dessen Zugfestigkeit nach dem Formen um 4O°/o verbessert ist.200 g of polypropylene, which is produced in a conventional manner, and a density of 0.901 g / cm 3 and a melt index of 3 g / 10 minutes at 250 0 C has to be, for 1 hour in the presence of light exposure to X-rays (5OkV, 10 mA ) exposed. 80 g of highly abrasion-resistant furnace black and 40 g of talc are added to the polymer thus obtained. The resulting mixture is heated on a roller mixer for 10 minutes. A product is obtained, the tensile strength of which is improved by 40% after molding.
100 g des im Beispiel 3 verwendeten Niederdruck-Polyäthylens werden in Gegenwart von Luft unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 bestrahlt. Anschließend werden auf einem auf 140° C erhitzten Walzenmischer 100 g eines schnell spritzbaren Ofenrußes und 3 g Tetramethylthiuramdisulfid zugesetzt. Darauf wird weitere 10 Minuten an der Luft erhitzt. Das nach dem Formen bei 140° C erhaltene Produkt hat eine Zugfestigkeit von 450 kg/cm2 gegenüber 225 kg/cm2 beim ungefüllten Polymeren.100 g of the low-pressure polyethylene used in Example 3 are irradiated in the presence of air under the same conditions as in Example 2. Then 100 g of a rapidly sprayable furnace carbon black and 3 g of tetramethylthiuram disulfide are added on a roller mixer heated to 140.degree. This is followed by heating in air for a further 10 minutes. The product obtained after molding at 140 ° C. has a tensile strength of 450 kg / cm 2 compared to 225 kg / cm 2 for the unfilled polymer.
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