DE1544895C3

DE1544895C3 - Glasfaserhaltige Polycarbonatmassen erhöhter Dichte

Info

Publication number: DE1544895C3
Application number: DE1544895A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. Hechelhammer; Karl-Heinrich Dr. Meyer; Dietrich Dr. Michael; Hugo Dr. Streib
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1965-02-05
Filing date: 1965-02-05
Publication date: 1974-07-04
Also published as: BE675806A; DE1544895A1; DE1544895B2; US3488317A; NL144636B; GB1074699A; JPS5325861B1; NL6601396A

Description

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selben in die freie Atmosphäre, ein Material mit der alsdann Gehäuse von Meßinstrumenten, Teile von gewünschten maximalen Dichte. Diese Dichte wird Angelgeräten, Zahnprothesen usw. auch beim Wiederaufschmelzen und erneutem Verformen und Erstarren beibehalten. Man kann durch Beispiell ·; Evakuieren der glasfaserhaltigen Schmelze und Ex- 5

trudieren derselben somit einen Strang abspinnen und Mittels Spritzguß gefertigte Platten aus glasfaserdiesen zu Granulat zerhacken und damit ein Halb- haltigem Polycarbonat (Glasgehalt 29%) mit einer zeug gewinnen, wie es handelsüblich und zur Weiter- Stärke von 1,0 + 0,24 mm werden auf einer Plattenverarbeitung nach dem Spritzguß- oder Extrudier- presse mit 70 kp/cm² bei einer Plattentemperatur von verfahren geeignet ist. Die Schmelze kann auch direkt io 180° C 120 s unter Dazwischenlegen eines Rahmens nach dem Evakuieren weiter verarbeitet werden, z. B. in einer Dicke von 1,0 mm gepreßt. Die gepreßten zu Platten, Folien, Stangen, Rohren, Profilen, wie Platten zeigen gegenüber den gespritzten engere Dik-Jalousetten, Bändern, ummantelten Drähten bzw. kentoleranzen, und zwar von 1,0 ± 0,02 mm. Vor-Metallbändern und gegebenenfalls zu nach dem handene Oberflächenrauhigkeiten sind verschwunden. Hohlkörperblasverfahren hergestellten Flaschen und 15 Die gespritzten Platten besitzen vor dem Pressen eine Behältern. Dichte von 1,38 g/cm³ (theoretisch 1,412, also von Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfrn- 97,7%) und eine Zugfestigkeit bei 1,0 % Dehnung dung sind die Polykondensationsprodukte organi- von 682 kp/cm². Die nachgepreßten Platten haben scher, vorzugsweise aromatischer Dihydroxyverbin- eine Dichte von 1,410 g/cm³ (=99,8%) und eine düngen, insbesondere Bis(hydroxyaryl)-alkane,-cyclo- 2° Zugfestigkeit bei 1,0% Dehnung von 720 kp/cm². alkane u. dgl., mit Carbonatgruppen liefernden Deri- Die Zugfestigkeit hat sich durch das Nachpressen vaten der Kohlensäure mit Molekulargewichten ober- merklich erhöht, halb etwa 10 000 und insbesondere zwischen etwa

20 000 und 150 000. Auch Polycarbonate, die infolge B e i s ρ i e 1 2 eines Gehaltes an reaktionsfähigen Seitenketten ver- 25 ■ zweigt oder nachträglich vernetzbar sind, kommen Eine in bekannter Weise nach dem Extrusionsverfür die Erfindung in Frage, Mischpolycarbonate aus fahren hergestellte undurchsichtige und oberflächlich mehreren Bisphenolen oder Gemische aus verschiede- rauhe Lamelle aus glasf aserhaltigem Polycarbonat nen Polycarbonaten können ebenfalls verwendet (Glasfasergehalt 31%, Breite 36 mm, Stärke 1,2 mm) werden. 30 wird in einer beheizten Presse (Temperatur der Preß-Aus Glasfasermaterial eignen sich die zur Herstel- platten 180° C) mit einem Druck von 70 kp/cm² lung glasfaserhaltiger Kunststoffe üblichen Erzeug- 120 s gepreßt (Breite danach 38 mm, Stärke nisse, vorzugsweise solche, die an Stelle der sonst üb- 0,85 mm). Die ursprünglich rauhe Lamelle ist nach liehen Schlichten mit einer Polycarbonatschlichte ver- dem Pressen geglättet, transluzent und besitzt eine sehen sind, sowie die sogenannten filamentisierten 35 höhere Steifigkeit. Die Dichte der nicht gepreßten Glaskurzfasern. Der Glasfasergehalt der Polycarbo- Platte liegt bei 1,08 g/cm³ (=75,5% der theoretinate kann in weiten Grenzen schwanken und zwi- sehen Dichte von 1,43), die Dichte der nachgepreßschen etwa 1 und etwa 80 Gewichtsprozent, Vorzugs- ten Platte bei 1,43 g/cm³ (= 100%). weise zwischen etwa 1 und etwa 50 Gewichtsprozent, Die Bedingungen des Pressens, kontinuierlich oder bezogen auf das Endprodukt, liegen. 4<> diskontinuierlich, können in breiten Grenzen gewählt Gleichzeitig oder getrennt von den Glasfasern kön- werden, z.B. bei einer'Temperatur von 190⁰C mit nen gegebenenfalls der Polycarbonatschmelze ferner 7 kp/cm² und einer Preßzeit von 15 Minuten bis zu noch zugesetzt werden: Weichmacher, Alterungs- 1000 kp/cm² während 10 s. Schutzmittel, Hitze- und UV-Stabilisatoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyseabbau, Antistatica, Gleitmittel, 45 Beispiel 3 Fließmittel und/oder andere Zusatzstoffe, wie Glaspulver, Quarzerzeugnisse, Graphit, Molybdändisulfid, In entsprechender Weise wird kontinuierlich ein Pulver höherschmelzender Kunststoffe, wie Polytetra- Band aus glasf aserhaltigem Polycarbonat (Glasf aserfiuoräthylen, natürliche Fasern, wie Baumwolle Sisal, gehalt 25 %) mit 1 mm Stärke mittels einer kleinen Asbest, synthetische Fasern, Metallpulver, Metall- 50 Druckwalze, deren Walzen mittels umlaufenden Öles fäden, Pigmente, Farbstoffe u. a. Manche können auf 150° C beheizt sind, auf 0,8 mm Stärke gepreßt, auch zumindest teilweise und vorzugsweise in der Die Durchlaufgeschwindigkeit beträgt 0,5 m/min. Die Form von Matten und Geweben, z. B. Glasfasermat- Dichte des Bandes vor dem Walzen beträgt 1,13 g/cm³ ten bzw. Glasfasergewebe oder Metallgewebe, zwi- (theoretisch 1,38 also 81,9%), nach dem Walzen sehen extrudierten Bändern eingebettet werden. Auch 55 1,353 g/cm³ (=98,0%). Das kalandrierte Band ist kann ein Einarbeiten der genannten Stoffe in Granu- völlig glatt und transluzent. Beim nicht gepreßten lat durch Verpressen u. ä. erfolgen. Band beträgt die Zugfestigkeit bei 0,1 % Dehnung Das verbesserte glasfaserhaltige Polycarbonatmate- 550 kp/cm² und die Bruchfestigkeit 687 kp/cm², der rial gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders Ε-Modul liegt bei 58 000 kp/cm². Nach dem Pressen geeignet zur Extrusion von Profilen aller Art, z.B. ^6o beträgt die Zugfestigkeit bei 0,1 % 748kp/cm² und Lamellen, Bändern, Möbelbeschlägen, Jalousetten die Bruchfestigkeit 1030 kp/cm², der Ε-Modul ist eru. dgl., überall dort, wo ein hoher Oberflächenglanz erhöht auf 64 000 kp/cm². der Teile verlangt wird, z. B. zu Haushaltgeräten und

im Kraftfahrzeugbau, wo es sich um Außenabdeckun- B e i s ρ i e 1 4 gen handelt, bei denen auf hohen Oberflächenglanz ⁶5

großer Wert gelegt wird, ferner für Bauelemente in In einer handelsüblichen Einschnecken-Extruder-

der Elektrotechnik, z. B. Kontaktplatten, Relaisteile, anlage wird Polycarbonatgranulat (grel 1,31 in 0,5%

gedruckte Schaltungen, Konstruktionselemente u. a., Methylenchloridlösung bei 25° C gemessen) eingege-

ben, wobei folgender Temperaturverlauf, beginnend vom Einfülltrichter, eingehalten wird: 300, 290, 280° C.

Nach dem Durchströmen der Aufschmelzzone wird das Material mit Glasfasern versetzt und anschließend in einer Entspannungszone von 200 mm einer Vakuumbehandlung von 0,5 Torr ausgesetzt. Der Ausstoß beträgt 10 kg/h. Das so hergestellte Material besitzt bei einem Glasgehalt von 30% eine Dichte von 1,41 g/cm³ (theoretisch 1,42, also 99,2%) und ist zur Herstellung von Extrusionsteilen und großflächigen Spritzgußteilen mit hohem Oberflächenglanz geeignet.

B eispiel 5

In entsprechender Weise wird auf einem Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 83 mm, einer Evakuierzone von 300 mm und einem Druck von 35 Torr bei einem Ausstoß von 35 kg/h ein Granulat mit einer Dichte von 1,40 g/cm³ (= 99,1%; theoretisch 1,412) bei einem Glasgehalt von 29% erhalten. Nachstehend werden die Eigenschaften von aus diesem Granulat extrudierten Platten und daraus herausgeschnittenen Prüfkörpern mit den Eigenschaften entsprechend hergestellter Prüfkörper verglichen, die aus einem Granulat erhalten wurden, dessen Schmelze zuvor einem Unterdruck jedoch nicht ausgesetzt war.

IO	Prüfkörper aus evakuiertem Material	Prüfkörper aus nicht evakuiertem Material
Dichte, % Ε-Modul, kp/cm² .. Zugfestigkeit, 15 kp/cm² Biegefestigkeit, kp/cm² Schlagzähigkeit, cm kp/cm²	99,4 58 000 725 1210 18,8	83,2 51000 510 870 13,1

Die erfindungsgemäß hergestellten Prüfkörper sind außerdem gegenüber den Vergleichsprüfkörpern erheblich transluzenter und besitzen eine viel glattere und glänzende Oberfläche.

Claims

1 2 thermoplastische Kunststoffmassen aus einem hoch- Patentansprüche: molekularen Polycarbonat und Glasfasern sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen, die

1. Thermoplastische Kunststoff massen aus einem dadurch gekennzeichnet sind, daß-ihre Dichte über hochmolekularen Polycarbonat, Glasfasern, sowie 5 98% der Theorie liegt.

gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen, Diese eindeutig vom Stand der Technik abgegrenz-

dadurch gekennzeichnet, daß ihre ten Polycarbonatmassen haben überraschend verbes-

Dichte wenigstens 98% der Theorie beträgt. serte Eigenschaften. Dies war dem Stand der Technik

2. Verfahren zum Herstellen von glasfaserhalti- nicht zu entnehmen und ließ sich auch nicht aus der gen, thermoplastischen Kunststoffmassen nach io Unterdruckbehandlung glasfaserverstärkter Duropla-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man sten (Hagen, Glasfaserverstärkte Kunststoffe, 1961, das glasfaserhaltige feste Polycarbonat bei er- S. 47, 498 und 499) ableiten.

höhten, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Zum Herstellen solcher glasfaserhaltiger Pöly-

Polycarbonats liegenden Temperaturen preßt. carbonate sind grundsätzlich alle Maßnahmen geeig-

3. Verfahren zum Herstellen von glasfaserhal- 15 net, die dazu führen, Hohlräume bzw. Gas- oder tigen, thermoplastischen Kunststoffmassen nach Dampfeinschlüsse aus dem Material zu entfernen. So Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man kann man z. B. gespritzte oder extrudierte Platten auf das Glasfasermaterial in die Polycarbonat- einer Plattenpresse oder zwischen Druckwalzen presschmelze einträgt und diese vor dem Abkühlen sen, vorzugsweise bei erhöhten, jedoch unterhalb des einem Unterdruck zwischen 0,01 und 200 Torr 2° Schmelzpunktes des Polycarbonates liegenden Ternaussetzt. peraturen. Dabei tritt nicht nur eine Abnahme der

Plattendicke, sondern zugleich auch eine Erhöhung

der Dichte des Materials ein.

Bei dieser Arbeitsweise richtet sich die Preßzeit,

Es wurde gefunden, daß die Dichte von auf üb- 25 der Preßdruck und die Temperatur der Preßplatten

liehe Weise hergestellten glasfaserhaltigen, hochmole- nach der Stärke der zu pressenden Teile und ist im

kularen Polycarbonaten nicht dem theoretischen einzelnen leicht durch einen Vorversuch zu ermitteln.

Wert entspricht, der sich aus den Anteilen und den Das Pressen selbst kann auch ausgedehnt werden auf

Dichten des reinen Harzes und des Glases errechnet, andere als flächige Spritzgußteile, z. B. auf Kugelhalb-

und zwar liegt die Dichte bei Formkörpern, die 30 schalen u. ä.

spritzgegossen sind, etwa 2% und mehr und bei Erfolgt das Pressen kontinuierlich, insbesondere

Formkörpern, die durch Extrudieren in die freie im Anschluß an eine Extrusion, so vermindert sich

Atmosphäre erhalten wurden, etwa 15 bis 25% unter die erforderliche Preßzeit um den für den sonst für

diesem Wert. Dies läßt darauf schließen, daß in die Aufheizung der Teile nötigen Zeitraum,

einem derartigen Material noch vermutlich mit Gasen 35 So hergestellte Teile, z. B. Platten, lassen sich vor-

oder Dämpfen gefüllte, feinste Hohlräume vorhanden teilhaft stanzen, bohren, sägen, bedrucken, lackieren,

sind. Wie nun weiter gefunden wurde, ist eine Reihe metallisieren usw. und eignen sich beispielsweise für

von Eigenschaften von glasfaserhaltigen, hochmole- gedruckte Schaltungen, Relaisteile u. ä., für welche

kularen Polycarbonaten bei solchen Produkten zum bislang Hartpapiere verwendet werden.

Teil erheblich besser, deren Dichte über etwa 98 % 40 Das Pressen führt zu einer Verbesserung der elek-

und insbesondere über etwa 99%. des theoretischen trischen, mechanischen und optischen Eigenschaften.

Wertes liegt und die daher praktisch keine Hohl- So besitzen z. B. mit einer kontinuierlichen oder dis-

räume mehr besitzen. kontinuierlichen Druckbehandlung hergestellte Teile

Derart verdichtetes glasfaserhaltiges Polycarbonat eine sehr gleichmäßige Transluzenz, die für zahlreiche

hat namentlich eine erhöhte Zugfestigkeit und eine 45 Anwendungsgebiete von Interesse ist, so z. B. für

erhöhte Schlagzähigkeit im Vergleich zu nicht ver- Bauelemente elektrischer Geräte, Dekorationsteile,

dichtetem Material. Bemerkenswert ist ferner, daß z. B. Möbelbeschläge, Jalousetten u.a., Teile für die

Spritzgußteile aus den bisherigen glasfaserhaltigen Lichttechnik, wie Abdeckungen von Lichtquellen

Polycarbonaten, insbesondere großflächige Teile und u. dgl.

solche Teile, die mit Maschinen gefertigt wurden, die 50 Ein anderes, nicht nur auf Platten u. dgl., sondern nur einen niedrigen Spritzdruck ermöglichen, eine allgemein anwendbares und daher bevorzugtes Mittel rauhe Oberfläche besitzen, nur geringen Glanz und zur Erreichung der maximalen Dichte glasfaserhaltiger weißliche Streifen und Flecken zeigen. Aus verdich- Polycarbonate besteht darin, das Glasfasermaterial in tetem Material gespritzte Teile hingegen besitzen die Polycarbonatschmelze einzuarbeiten und das Gediese Mangel nicht, sie haben eine glatte Oberfläche 55 misch vor dem Abkühlen einem Unterdruck, bei- und einen hohen Glanz und sind gleichmäßig trans- spielsweise einem solchen zwischen etwa 0,01 und luzent. Bei extrudierten Teilen ist der Unterschied etwa 200 Torr, vorzugsweise 0,1 bis 40 Torr, auszunoch stärker. Diese besitzen unverdichtet eine rauhe setzen. Diese Arbeitsweise kann vorteilhaft auf EinOberfläche, sind stark' porenhaltig und völlig un- oder Mehrschnecken-Extrudern durchgeführt werden, durchsichtig. Aus verdichtetem Material gefertigte 60 Der Ausstoß und gleichzeitig mit ihm die Verweilzeit Extruderteile besitzen eine glatte und glänzende in der bzw. den Schnecke(n) hängen von der Umdre-Oberfläche und sind gleichmäßig transluzent. Im hungszahl der Schnecke(n) und deren Durchmesser durchscheinenden Licht sind keine Glasfasern zu er- ab. Die Umdrehungszahl der Schnecke(n), Ausstoßkennen. Nicht zuletzt ist auch die Beständigkeit ge- menge und Länge der Vakuumzone beeinflussen das gen Lösungsmittel- Quellmittel und hydrolysierende 65 anzulegende Vakuum.

Agenzien bei den dichten Produkten höher als bei Eine so behandelte, glasfaserhaltige Schmelze lie-

den weniger dichten. fert beim Abkühlen ohne weiteres, also auch ohne

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Anwendung von Druck, z. B. beim Extrudieren der-