DE1719225B2

DE1719225B2 - Starre platte aus einem ganz oder vorwiegend aus polyvinylchlorid bestehendem polymermaterial

Info

Publication number: DE1719225B2
Application number: DE1967T0035086
Authority: DE
Inventors: George Leonard; Täte Malcom; Rochdale Lancashire Wicker (Großbritannien)
Original assignee: Tba Industrial Products Ltd., Manchester (Grossbritannien)
Priority date: 1964-06-15
Filing date: 1967-10-24
Publication date: 1977-02-17
Also published as: FR93446E; NL160306B; DE1719225C3; GB1199283A; SE391669B; NL6714504A; BE705670A; DE1719225A1; US3594265A; JPS5415895B1; NL160306C

Description

Platten aus thermoplastischen Materialien werden häufig zur Durchführung von Tiefziehverfahren sowie als Verkleidungen, beispielsweise für Wände und Fußböden, verwendet. Es besteht insbesondere ein Bedarf an starren, festen und feuerbeständigen Platten, die insbesondere für Bauzwecke geeignet sind. Die Festigkeit kann man dadurch erzielen, daß man die zur Herstellung der Platten eingesetzten Thermoplasten durch Fasern verstärkt. Zur Erzielung einer Feuerbeständigkeit wird ein chlorhaltiges Polymeres verwendet. Polyvinylchlorid ist für eine gute Feuerbeständigkeit bekannt und besitzt außerdem den Vorteil, daß es billig und leicht erhältlich ist. Es ist jedoch nur starr, wenn es im wesentlichen frei von Weichmachern ist.

Ein Verfahren zur Hersteilung derartiger Platten besteht darin, daß man eine Mischung aus dem hitzeerweichten thermoplastischen Material und Fasern auf einem Mehrwalzenkalander, durch welchen die Dicke der Platte fortlaufend vermindert wird, auswalzt Dabei erhält man Platten, in denen die Fasern vollständig verteilt und in der Ebene der Platte ausgerichtet sind. Wegen der hohen Schmelzviskosität von geschmolzenen thermoplastischen Polymeren, die eine übermäßig starke Bearbeitung der Mischung erfordert, erfolgt eine erhebliche Schädigung der Fasern. Es ist daher nicht möglich, auf Ziehkalandern faserverstärkte Platten aus Polyvinylchlorid herzustellen, wenn das Polymere nicht vorher mit einem Weichmacher vermischt worden ist, wobei jedoch dann die Platte nicht mehr starr ist

In der GB-PS 10 14 611 werden thermoplastische Massen zur Herstellung von Formkörpern aus Vinylchloridhornopolymerisaten beschrieben. Daß der K-Wert des thermoplastischen Polymerisats eine Rolle spielen kann, ist in dieser GB-PS nicht erwähnt.

Die US-PS 29 96 411 betrifft mit Nadeln gesteppte Watten, die anschließend mit hitzehärtenden Harzen imprägniert werden.

In »Modem Plastics«, Oktober 1957, werden auf den Seiten 133 bis 142 die wechselnde Festigkeiten von Faserverstärkungen beschrieben, wobei eine a- mit einer b-Orientierung verglichen wird.

Keine dieser Literaturstellen trägt zur Lösung des Problems bei, eine starre Platte herzustellen, die ganz oder überwiegend aus Polyvinylchlorid besteht, wobei die Platte eine ausgezeichnete Formbeständigkeit und Wärmestabilität besitzt und sich in einfacher Weise herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine starre Platte aus einem ganz oder vorwiegend aus Polyvinylchlorid bestehenden Polymermaterial, das bei Zimmertemperatur in nichtverstärktem Zustand starr ist und Verstärkungsfasern enthält, dadurch gelöst, daß wenigstens 5 Gewichts-% des polymeren Bestandteils aus einem Vinylchloridhomopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 bestehen und die Fasern alle oder im wesentlichen alle in der Ebene der Platte liegen.

Der K-Wert wird definiert als 1000 k. k wird durch die Beziehung

log (relative Viskosität)
C

75 k¹

1 + 1,5/cC

+ k

berechnet, worin die relative Viskosität

Viskosität der Lösung

Viskosität des Lösungsmittels

55 und Cdie Konzentration der Lösung in g gelöster Stoff pro 100 ecm Lösung ist. Dabei werden alle Messungen in Nitrobenzollösung durchgeführt.

Aufgrund des K-Wertes des erfindungsgemäß eingesetzten polymeren Materials ist dieses teilweise oder völlig in organischen Lösungsmitteln, wie Toluol, Azeton, Methyläthylketon, Benzol sowie anderen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen und Ketonen löslich oder darin anquellbar. Daher kann dieses Material in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel verwendet werden, um die erforderliche Klebrigkeit der teigartigen Masse zu erzielen.

Soll die Platte eine möglichst große Feuerbeständigkeit besitzen, dann besteht das Polymere vollständig aus Polyvinylchlorid. Da die mechanischen Eigenschaften eines derartigen Homopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 nicht besonders gut sind, verwendet man in zweckmäßiger Weise ein Vmylchloridpolymeres mit einem höheren Molekulargewicht Vorzugsweise werden 15 bis 25 Gewichtsteile eines Vinylchloridhomopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 und 85 bis 75 Gewichtsteile eines Vinylchloridhomopolymeren mit einem höheren Molekulargewicht verwendet in diesem Falle sind die Produkte äußerst feuerbeständig und gleichzeitig starr, wobei sie außerdem gute Witterungseigenschaften besitzen.

Auch dann, wenn die Feuerbeständigkeu nicht das Hauptkriterium ist, ist es zweckmäßig, die Platten überwiegend aus Polyvinylchlorid im Hinblick auf die erzielbare Witterungsbeständigkeit herzustellen. Eine derartige Platte eignet sich beispielsweise als Straßenschild. Es ist auch möglich, einen Teil des höhermolekularen Vinylchloridhomopolymeren durch ein Copolymeres aus Acrylnitril und Butadien in Verbindung mit dem niedermolekularen Homopolymeren des Vinylchlorids zu ersetzen. Wird ein derartiges Copolymeres verwendet, dann sind die Festigkeits- und Verarbeitungseigenschaften beschichteter teigartiger Massen auf einem Kalander besser. Darüber hinaus werden die Schlagzähigkeit sowie die Verformbarkeit des Endproduktes erhöht. Der Gesamtanteil eines derartigen Copolymeren in dem polymeren Bestandteil beträgt in zweckmäßiger Weise nicht mehr als 10%. In jedem Falle macht das Polyvinylchlorid mit niedrigem K-Wert mindestens 5% und in zweckmäßiger Weise mindestens 10% der polymeren Bestandteile aus.

Spielen weder eine maximale Feuerbeständigkeit noch eine optimale Witterungsbeständigkeit eine Rolle, dann kann der Polymerbestandteil auch bis zu 10 Gewichts-% eines anderen Polymeren oder Copolymeren als Polyvinylchlorid mit niedrigem K-Wert mit oder ohne Acrylnitril/Butadien sein, um eine leichtere Verfestigung oder Verformbarkeit der Tafeln zu erzielen und ihre Schlagzähigkeit oder Zähigkeit zu erhöhen, wobei ihre feuer- und Witterungsbeständigkeit nur geringfügig reduziert wird. Beispiele für derartige Polymere oder Copolymere sind Copolymere des Acrylnitril, Butadiens und Styrols, Copolymere aus Äthylen und Vinylacetat, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylfumarat, Polyacrylate sowie Polymethacrylate, chlorierte Polyäthylene sowie die Copolymeren aus Styrol und dem Diester der Maleinsäure und einem Ce-Alkohol. Diese Substanzen können größtenteils in zweckmäßiger Weise als Feststoffe oder Latices eingesetzt werden.

Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen starren Platte, welches darin besteht daß man aus dem ganz oder vorwiegend aus Polyvinylchlorid bestehenden, bei Zimmertemperatur in unverstärktem Zustand starren PolymermaterJal in Form einer Lösung in eiiiem flüchtigen organischen Lösungsmittel oder in Form eines Gemisches aus einer Lösung in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel und einer Dispersion und Fasern eine im wesentlichen homogene teigartige Masse herstellt worauf diese Masse in dünnen Schichten auf einem Kalander zu einer Platte aufgebaut wird, ist dadurch gekennzeichnet daß ein Polymermaterial verwendet wird, bei dem wenigstens 5 Gewichts-% des eingesetzten Polymermaterials aus einem Vinylchloridhomopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 bestehen. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es nicht mehr erforderlich, eine Grundschicht und eine den eigentlichen Körper der Platte bildende Schicht aus zwei teigartigen Massen verschiedener Zusammensetzung herzustellen, um eine ausreichende Haftung der Schichten aneinander und ein leichtes Entfernen von dem Kalander zu gewährleisten, so wie dies bisher erforderlich war.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

65,8 kg Toluol, 9,1 kg Vinylchloridhomopolymer (K-Wert 40 bis 45), 9,1 kg Vinylchloridhomopolymer (K-Wert 60 bis 70), 27,2 kg einer Paste aus gepulvertem Vinylchloridpolymer, 3,74 kg eines Stabilisators für Polyvinylchlorid und 11,3 kg gepulvertes Talkum als Füller werden in einem geeigneten Mischer etwa 45 Minuten zusammengemischt.

Etwa ein Drittel der Mischung wird in einen Mischer eines Typs gegeben, der eine minimale Beschädigung der Fasern gewährleistet. Dann werden 47,6 kg einer Mischung aus Asbestfasern der Klassen 3 und 4 im Verlaufe von 20 Minuten zugefügt Der Rest der Mischung wird dann zugesetzt und das Mischen 10 Minuten fortgesetzt. Dann werden 11,3 kg eines wäßrigen Latex aus Polyvinylchlorid, der einen Feststoffgehalt von 50% hat, zugesetzt und das Mischen weitere 5 Minuten fortgesetzt. Schließlich wird Pigment eingebracht und die Masse weitere 20 Minuten gemischt. Danach ist die Masse fertig für das Kalandrieren. Die teigartige Masse wird dem Spalt eines Kalanders für Schichtstoffherstellung zugeführt. Es wird eine Schichtplatte bis zu einer Stärke von 0,0889 cm aufgebaut. Jede Schicht ist etwa 0,001 cm dick. Dann werden 4 solcher Platten in einer Presse zu einer Tafel von 0,32 cm zusammengeschichtet. Die Tafel wird geprüft und ergibt die folgenden Eigenschaften:

Zerreißfestigkeit
Young-Modul
Biegefestigkeit
Biegungsmodul

Izod-Kerbschlagzähigkeit

Fläche

Kante

Formbeständigkeit
(18,6 kg/cm² Faserspannung)

kg/cm²

1118 in Maschinenrichtung
15,1 χ 10⁶ in Maschinenrichtung
1828 in Maschinenrichtung
15 χ 10⁴ in Maschinenrichtung

0,69 m-kg
0,38 m-kg
100⁰C

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß 14,2 kg eines Latex aus einem Acrylnitril/Butadien-Copolymö mit einem Feststoffge-

halt von 40% statt der 11,3 kg eines wäßrigen Latex von Polyvinylchlorid eingesetzt werden. Die Tafel hat folgende Eigenschaften:

	kg/cm²
Zerreißfestigkeit	1132 in Maschinenrichtung
Young-Modul	18,3 χ 10⁴ in Maschinenrichtung
Biegefestigkeit	1687 in Maschinenrichtung
Biegungsmodul	12,6 χ 10« in Maschinenrichtung
Izod- Kerbschlagzähigkeit
Fläche	0,82 m-kg
Kante	0,40 m-kg
Formbeständigkeit	85° C

Die Tafel ist zäher und stärker federnd als die in Beispiel 1 erhaltene und besitzt eine verbesserte Schlagzähigkeit

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei Polyvinylchlorid eingesetzt werden. 11,3 kg eines Polyacrylatlatex mit einem Feststoff gehalt 25 Die Tafel hat folgende Eigenschaften: von 50% statt der 11,3 kg des wäßrigen Latex von

Zerreißfestigkeit
Young-Modul
Biegefestigkeit
Biegungsmodul

Izod-Kerbschlagzähigkeit

Fläche

Kante
Formbeständigkeit

kg/cm⁷

1054 in Maschinenrichtung 16,2 χ 10⁴ in Maschinenrichtung 1547 in Maschinenrichtung 11,9 χ 1O⁴ in Maschinenrichtung

0,76 mkg
0,40 m-kg
88° C

Es wird festgestellt, daß die Tafel besser verformbar ist als die in Beispiel 1 erhaltene.

Claims

Patentansprüche:

1. Starre Platte aus einem ganz oder vorwiegend aus Polyvinylchlorid bestehenden Polymermaterial, das bei Zimmertemperatur in nichtverstärktem Zustand starr ist und Verstärkungsfasern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens

5 Gewichts-% des polymeren Bestandteils aus einem Vinylchloridhomopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 bestehen und die Fasern alle oder im wesentlichen alle in der Ebene der Platte liegen.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial bis zu 10 Gewichts-% eines Copolymeren aus Acrylnitril und Butadien enthält

3. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr polymerer Bestandteil aus 15 bis 25 Gewichtsteilen Vinylchloridhomopolymer mit einem K-Wert von 40 bis 45 und 85 bis 75 Gewichtsteilen Vinylchloridhomopolymer mit höherem Molekulargewicht gebildet ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer starren Platte aus einem ganz oder vorwiegend aus Polyvinylchlorid bestehenden Polymermaterial, bei dessen Durchführung man aus dem ganz oder vorwiegend aus Polyvinylchlorid bestehenden, bei Zimmertemperatur in unverstärktem Zustand starren Polymermaterial in Form einer Lösung in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel oder in Form eines Gemisches aus einer Lösung in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel und einer Dispersion und Fasern eine im wesentlichen homogene teigartige Masse herstellt, worauf diese Masse in dünnen Schichten auf einem Kalander zu einer Platte aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymermaterial verwendet wird, bei dem wenigstens 5 Gewichts-% des eingesetzten Polymermaterials aus einem Vinylchloridhomopolymeren mit einem K-Wert von 40 bis 45 bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymermaterial ein Gemisch aus

A) 15 bis 25 Gewichtsteilen Vinylchloridhomopolymer mit einem K-Wert von 40 bis 45 und

B) 85 bis 75 Gewichtsteilen Vinylchloridhomopolymer mit höherem Molekulargewicht als A) verwendet wird.