DE1234986B

DE1234986B - Formmassen aus Polyaethylen

Info

Publication number: DE1234986B
Application number: DE1964R0037254
Authority: DE
Inventors: Dr Ewald Dietzel
Original assignee: Ruhrchemie AG; Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH; Ruhrchemie AG
Priority date: 1964-02-19
Filing date: 1964-02-19
Publication date: 1967-02-23

Description

Formmassen aus Polyäthylen Eine außergewöhnlich hohe Kerbschlagzähigkeit ist für hochmolekulare Polyäthylene charakteristisch und eine ihrer wertvollsten Eigenschaften. Sie ist weitgehend abhängig vom Molekulargewicht des betreffenden Polyäthylens und erreicht bei einer Höhe des Molekulargewichts um etwa 1 000 000 den Wert von rund 150 kg/cm2 und darüber. Polyäthylene mit niedrigerem Molekulargewicht weisen auch beträchtlich niedrigere Werte für die Kerbschlagzähigkeit auf.
Es werden z.B. für Polyäthylene mit Molekulargewichten zwischen 100000 und 400000 Werte für Kerbschlagzähigkeit von etwa 15 bis 85 kg/cm2 gemessen. (Die Bestimmung des Molekulargewichts erfolgte durch Messung der Viskositätszahl nach der ASTM-Vorschrift D 1601-59 T und Umrechnung nach der von H. Weslau angegebenen Formel in »Kunststoffe«, Bd. 49, 1959, S. 230/231. Die Kerbschlagzähigkeit wurde als Kerbschlagzähigkeit unter Verwendung einer Spitzkerbe [al bestimmt nach DIN 53453, unter Verwendung einer Spitzkerbe mit einem Kerbwinkel von 150 und einer Kerbtiefe von 5 mm.) Es war aus der deutschen Auslegeschrift 1 070 817 bekannt, daß man Dehnung und Wechselbiegefestigkeit von Polyäthylen durch Zusatz amorpher Füllstoffe zusammen mit feinpulverigem Ruß verbessern kann.
Überraschend wurde gefunden, daß man eine erhebliche Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit von hochmolekularen Polyäthylenen eines bestimmten Molekulargewichtsbereichs durch Zusatz gewisser Füllstoffe erreichen kann.
Gegenstand der Erfindung sind Formmassen aus Polyäthylen mit 5 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyäthylen, an Füllstoffen. Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyäthylen ein solches mit einem Molekulargewicht von 300 000 bis 700000 und als Füllstoff Kreide oder Schwerspat enthalten.
Polyäthylene mit Molekulargewichten von 400000 bis 600 000 sind hierbei bevorzugt. Mit Füllstoffen in einer Menge von 10 bis 20 O/o erreicht man eine maximale Kerbschlagzähigkeit. Die Massen können durch Extrudieren oder auch durch Pressen verarbeitet werden.
Die Wirkung dieser Füllstoffe geht aus den in der Abbildung wiedergegebenen Kurven hervor, die einen Vergleich des Kreidezusatzes bei Polyäthylen mit dem Molekulargewicht 400 000, 500 000 und 1 000000 enthalten. Mischt man Kreide zu feinpulverigem Polyäthylen und extrudiert diese Mischung, so zeigt sich am extrudierten Material für Polyäthylen mit dem Molgewicht 1 000000 eine laufende Erniedrigung der Kerbschlagzähigkeit. B ehandelt man dagegen Polyäthylen mit den Molgewichten 400000 und 500000 in der gleichen Weise, so zeigt sich schon bei einem Gehalt von 100/o Kreide ein steiler Anstieg der Kerbschlagzähigkeit, der bei etwa 20 ovo Kreidegehalt ein Maximum erreicht und hier praktisch gleich hoch liegt wie bei einem Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 1000000. Mit zunehmendem Kreidezusatz tritt wieder eine fortlaufende Senkung der erzielten Werte ein, so daß bei einem Gehalt von 50 °/o Kreide ungefähr die ursprünglichen Werte der Kerbschlagzähigkeit für das ungefüllte Material wieder erreicht werden. In dem gesamten Bereich von etwa 5 bis 400/0 Kreidegehalt ist eine erhebliche Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit nachzuweisen, die ihr Maximum mit einem Gehalt von etwa 10 bis 200/0 Kreide erreicht. Bei Polyäthylenen mit Molekulargewichten unterhalb 300000 gelingt es ebenfalls nicht, die Kerbschlagzähigkeit durch Zusatz von Füllstoffen beträchtlich zu erhöhen. Wie die nachfolgende Tabelle zeigt, in der die Kerbschlagzähigkeiten ak: eines Polyäthylens mit einem Molekulargewicht von 170 000 ohne und mit verschiedenen Zusätzen von Kreide als Füllstoff aufgeführt sind, ist in diesem Molekulargewichtsbereich durch den Füllstoffzusatz keine solche Steigerung der Kerbschlagzähigkeit zu erzielen wie in dem Molekulargewichtsbereich zwischen 300 000 und 700 000.

Polyäthylen Is

Molgewicht kg/cm/cm2

170 000 ohne Zusatz . . etwa 16

+20°/o Kreide . . etwa 16

f300/o Kreide .. etwa 16

t 40 0/o Kreide . . 1 etwa 12

Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit Füllstoffen anderer Art erzielen, insbesondere mit dem bereits erwähnten Füllstoff Schwerspat.
Mit dem Zusatz von Füllstoffen in der beschriebenen Art wird erreicht, daß Polyäthylene in dem angegebenen Molekulargewichtsbereich eine Kerbschlagzähigkeit erhalten, die derjenigen von Polyäthylenen mit sehr hohem Molekulargewicht fast gleichwertig ist; zusätzlich wird eine wesentliche Verbilligung des Materials bei erheblicher Verbesserung der ursprünglichen Qualität erzielt, und es wird die Leistung des zur Verarbeitung dienenden Extruders in außerordentlichem Maße günstig beeinflußt. Während die Leistung des Extruders beim Durchsatz eines Polyäthylens mit einem Molekulargewicht von 1 000 000 auf Grund der Zähigkeit und Dichte des Materials etwa 8 bis 9 1 je Stunde betrug, konnte beim Durchsatz eines Polyäthylens mit Molekulargewichten von 400000 bis 500000 und einem Zusatz von 10 bis 20°/e Kreide die stündliche Leistung des Extruders bis auf etwa 22 bis 24 1 erhöht werden, wobei das Produkt eine praktisch gleich gute Kerl> schlagzähigkeit aufweist. Mit der Erfindung wurde daher nicht nur eine Verbilligung des Materials, sondern auch eine größere Wirtschaftlichkeit bei der Verarbeitung erzielt.

Claims

Patentanspruch: Formmassen aus Polyäthylen und 5 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyäthylen, an Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyäthylen ein solches mit einem Molekulargewicht von 300000 bis 700000 und als Füllstoff Kreide oder Schwerspat enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 070 817; australische Patentschrift Nr. 230 308.