DE1694296B2 - Herstellung von formstabilen und schlagfesten Spritzgußteilen aus PoIyäthylenterephthalat-Gemi sehen - Google Patents
Herstellung von formstabilen und schlagfesten Spritzgußteilen aus PoIyäthylenterephthalat-Gemi sehenInfo
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Description
enthalten, in der Ar ein zweiwertiger, aromatischer Rest ist, der einen oder mehrere substituierte
oder unsubstituierte Kerne enthält, die direkt oder über Heteroatome und/oder aliphatische
Zwischenglieder untereinander verbunden sind, und in der η einen ganzzahligen Wert
> 0 bedeutet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Spritzgußmassen verwendet,
die zusätzlich 0,5 bis 20% Polyäthylen oder Polypropylen und/oder Poly-4-methylpenten-l
sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusätze enthalten.
Es ist bekannt, aus Polyäthylenterephthalat Spritzgußteile herzustellen. Polyäthylenterephthalat ist leicht
verformbar, sehr beständig gegen Chemikalien und hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften. Deshalb
ist Polyäthylenterephthalat für die Herstellung von Spritzgußartikeln besonders geeignet. Trotz seiner
sehr günstigen Eigenschaften wird Polyäthylenterephthalat als Werkstoff für die Herstellung von Spritzgußartikeln
bislang jedoch noch nicht in nennenswertem Umfang eingesetzt. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß Spritzgußartikel aus reinem Polyäthylen-
terepbthalat bei Temperaturen oberhalb des Umwandlungspunktes
2. Ordnung noch nicht in ausreichendem Maße formstabil sind.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Fonnstabilität von Spritzgußteilen Polyester einzusetzen,
die bis zu 10 Gewichtsprozent hochpolymeres Propylen oder hochpolymeres 4-Methylpenten
in feinverteilter Form enthalten. Durch dieses Verfahren werden zweifelsohne Spritzgußartikel mit verbesserter
Formstabilität erhalten. Es hat sich aber gezeigt, daß die Stabilität der nach diesem Verfahren
hergestellten Gegenstände noch nicht ganz zufriedenstellt. So weisen solche Spritzgußartikel nach einer
Wärmebehandlung Druckstellen auf, wenn sie während dieses Vorgangs so gelagert werden, daß sich das
Eigengewicht des Spritzgußartikels nicht optimal verteilen konnte.
überraschend wurde nun gefunden, daß man Spritzgußartikel aus Polyäthylenterephthalat-Gemischen
erhält, die die obenerwähnten Nachteile nicht aufweisen und eine hervorragende Formstabilität
und eine gute Schlagzähigkeit besitzen, wenn man Spritzgußmassen verwendet, die, homogen im Polyäthylenterephthalat
verteilt, 0,3 bis 30 Gewichtsprozent an niedermolekularen und/oder hochmolekularen
Diglycidyläthern der allgemeinen Formel
CH,
-CH-CH2
OH
-Q-Ar-O-CH2-CH-CH2-
-0-Ar-O-CH2-CH
CH,
enthalten, in der Ar ein zweiwertiger, aromatischer Rest ist, der einen oder mehrere substituierte oder
unsubstituierte Kerne enthält, die direkt oder über Heteroatome und/oder aliphatische Zwischenglieder
untereinander verbunden sind, und in der η einen ganz- f>o
zahligen Wert >0 bedeutet. Vorzugsweise beträgt der Diglycidylätherzusatz 1 bis 10 Gewichtsprozent.
Diglycidyläther, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, werden z. B. durch Kondensation von Epichlorhydrin
mit zweiwertigen Phenolen erhalten. Unter Anwendung von mehr als 2 Mol Epichlorhydrin
je Mol Diphenol erhält man ein rein destillierbares niedermolekulares Produkt mit dem Wert η = 0.
Durch Herabsetzung der Epichlorhydrin-Menge erhält man zunehmend höhermolekulare Verbindungen,
die bekanntlich meist polymolekular anfallen. Bei den im Handel erhältlichen Produkten wird üblicherweise
ein mittleres Molekulargewicht mitangegeben, aus dem durch einfache Rechnung der Wert η ermittelt
werden kann. Es sind je nach Kondensationsgrad und Ausgangsprodukten flüssige, halbfeste oder
feste Substanzen. Es können sowohl niedermolekulare Kondensationsprodukte, bei denen μ = 0 ist, als auch
höhere Kondensationsprodukte eingesetzt werden. Als sehr brauchbar erwiesen sich Produkte, bei denen
ή Werte zwischen 10 und 15 zukommen. Jedoch
könnenohne weiteres auch Produkte mit höherem Vorzugsweise werden beim erfindungsgemäßen Ver-
» wie ή = 20 im Rahmen der Erfindung eingesetzt fahren einzeln oder im Gemisch Diglycidyläther der
werden. folgenden Formeln verwendet:
CH2 CH-CH1-
CH2 CH-CH2-
-—O—/~~V-O—CH2- CH CH2
OH
CH3
C —/"^V-CH2-CH — CH2-CH3
CH3
CH3
0-CH1-CH
-CH1
Im Rahmen der Erfindung können Polyäthylenterephthalate zum Einsatz gelangen, wie sie nach den
üblichen Verfahren herstellbar sind. Der Polyester kann durch das Herstellungsverfahren bedingte Zusätze
wie Katalysatoren usw. enthalten. Daneben können auch die üblichen Zusätze wie Stabilisatoren
gegen Einwirkung von Wärir» oder Strahlen, Antioxidanzien,
Pigmente u. a. vorhanden sein.
Vorzugsweise gelangt ein F olyäthyleii'.erephthalat
zum Einsatz, das eine relative Viskosität von 1,7 bis 2,1 besitzt.
Sämtliche im Rahmen der Erfindung erwähnten Werte für die oftmals auch als Lösungsviskosität bezeichnete
relative Viskosität des Polyäthylenterephthalates wurden an 1%-Lösungen des Polymeren
in m-Kresol bei 25° C gemessen.
Die Zugabe des Diglycidyläthers erfolgt zweckmäßigerweise
so, daß eine gute Vermischung mit dem Polyäthylenterephthalat stattfindet. Man kann z. B.
möglichst feinkörniges Polyäthylenterephthalat innig mit dem Diglycidyläther vermischen, das so erhaltene
Gemisch in einem Extruder aufschmelzen und sogleich zu Spritzgußartikeln verarbeiten. Die Schmelze
kann auch zunächst zu Granulat verarbeitet werden und erst zu einem späteren Zeitpunkt für die Herstellung
von Spritzgußartikeln verwendet werden. Die letztere Arbeitsweise bezeichnet man als Umgranulieren.
Die im Extruder auftretenden hohen Scherkräfte gewähren ein gutes Durchmischen des
geschmolzenen Gutes. Die nach der Erfindung hergestellten Spritzgußartikel zeichnen sich vor allem
dadurch aus, daß sie auch noch bei Temperaturen formstabil sind, die wesentlich über dem Bereich des
Umwandlungspunktes 2. Ordnung liegen. So bleibt die Formstabilität der Spritzgußartikel selbst bei
Temperaturen über 1400C voll erhalten.
Neben dem vorgesehenen Zusatz von 0,3 bis 30 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Diglycidyläther
können im Polyäthylenterephthalat weitere Polymere enthalten sein. Als günstig erwies sich der Zusatz
der Polyolefine Polypropylen und/oder Poly-4-methylpenten
in Mengen von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent. Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens sieht jedoch vor, daß die Polyäthylenterephthalatspritzgußmasse zusätzlich 0,5 bis
20 Gewichtsprozent Polyäthylen, vorzugsweise einer Dichte von 0,915 bis 0,930, enthält. Die aus solchen
Spritzgußmassen hergestellten Formkörper zeichnen sich neben den bereits geschilderten vorzüglichen
Eigenschaften durch eine besonders hohe Schlagfestigkeit aus.
Je nach Menge des zugesetzten Diglycidyläthers kann die Spritztemperatur bis zu 30°C unter die
Temperaturen gesenkt werden, die bei der Verarbeitung von reinem Polyäthylenterephthalat notwendig
sind. Neben einer Energieersparnis an der Spritzgußmaschine ergibt sich besonders ein geminderter Abbau
des Polyäthylenterephthalavjs, das, wie bekannt, immer dann zu Abbau neigt, wenn das Polymere als
Schmelze vorliegt.
Erfindungsgemäß hergestellte Spritzgußteile zeigen zudem einen relativ hohen Kristallisationsgrad. Selbst
bei rascher Schußfolge können Werte von 20 bis 25% erreicht werden. Damit verbunden ergibt sich eine den
Ansprüchen gut genügende Oberflächenhärte.
Zu den besonderen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehört der Befund, daß die hergestellten
Spritzgußartikel nicht getempert werden müssen, um an ihnen die zufriedenstellende Formstabilität zu erzielen.
Sie ist ihnen bereits nach ihrer Herstellung in genügendem Maße zu eigen. Auffallend ist ferner
der minimale Schrumpf der erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände. Er liegt fast stets unter 1%.
Somit ist die Maßhaltigkeit der Gegenstände selbst bei Temperaturen bis zu 140° C und darüber zufriedenstellend.
Es kann vorteilhaft sein, wenn besonders beim Anfahren bei der Herstellung der Spritzgußartikel
Formen benutzt werden, die auf 50 bis 6O0C vorgeheizt wurden. Diese Temperatur kann auch beim
weiteren Spritzgießen eingehalten werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
9,8 kg getrocknetes, granuliertes Polyäthylenterephthalat einer relativen Viskosität von 1,77 und 200 g
eines getrockneten handelsüblichen Diglycidyläthers
von 2,2-Bis-(4-hydraxyphenyl)-propan mit dem mittleren
Molekulargewicht 2900 wurden gut miteinander vermischt und anschließend durch Extrudieren mit
einem Doppelschneckenextruder bei 270 bis 290° C zu einem Strang gegossen und nach Abkühlen in
Wasser zu Granulat geschnitten. Durch gelindes Erwärmen unter Vakuum und Stickstoffatmosphüre
wurde der Wassergehalt des Granulats auf unter 0,01% gebracht. Mit Hilfe einer Spritzgußmaschine
ließen sich formstabile und schlagfeste Spritzgußteile wie z. B. Tassen, Teller, Becher, Kämme, Behälter,
Gehäuse usw. herstellen.
Messungen an Normstäben der Abmessungen 4x6 χ 50mm ergaben eine Schlagzähigkeit nach
DIN-Vorschrift 53 453 von 197 cm kp/cm2. Das Mate- ,5
rial hatte einen Martensgrad von 59° C. Vergleichsweise getestete Stäbe aus Polyäthylenterephthalat
ohne den ernndungsgemäßen Zusatz ergaben lediglich einen Martensgrad von 50° C.
Analog Beispiel 1 wurden aus 9 '-g Polyäthylenterephthalat
und 1 kg desselben Digiycidyläthers ein Granulat hergestellt, das zu formstabilen und schlagfesten
Spritzgußteilen weiterverarbeitet wurde. Ein aus diesem Granulat durch Spritzguß hergestellter 165 mm
langer Schulterstab wurde 1 Stunde bei 140"C angelassen. Nach dieser Wärmebehandlung war die Länge
des Stabes 164 mm. Der Schrumpf betrug also nur 0,6%.
9,4 kg getrocknete Polyäthylenterephthalatschnitzel einer relativen Viskosität von 1,78 wurden mit 500 g
Polyäthylengranulat einer Dichte von 0,918 und mit 100 g desselben Diglycidyläthers wie im Beispiel 1
gemischt und anschließend in gleicher Weise wie im Beispiel 1 zu homogenem Spritzgußmaterial umgranuliert.
Das Material wurde j;u Spritzgußartikeln weiterverarbeitet.
Es wurde eine Schlagzähigkeit von 210 cm kp/cm2 und ein Martensgrad von 58,5° C ermittelt.
Proben, die 1 St ;ade bei 1400C getempert
wurden, hatten noch eine Schlagzähigkeit von 193 cm kp/mm2.
Claims (1)
1. Verfahren zum Herstellen von fbrmstabilen und schlagfesten Spritzgußteilen aus Polyäthylenterephthalai-Gemischen,
dadurch gekennzeichnet, daß man Spritzgußmassen verwendet, die,homogen im PoIyäthylenterephthalat
verteilt, 0,3 bis 30 Gewichtsprozent an niedermolekularen und/oder hochmolekularen
Diglycidyläthern der allgemeinen Formel
CH, CH- CH,-
OH -O—Ar—O—CH,—CH-CH,-
-Q-Ar-O-CH2-CH CH2
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