DE1812751B2 - Verwendung eines pulvertörmigen Gemischs aus Polyäthylen und Ruß zum Herstellen von leitenden Gegenständen durch Rotationsgießen - Google Patents

Verwendung eines pulvertörmigen Gemischs aus Polyäthylen und Ruß zum Herstellen von leitenden Gegenständen durch Rotationsgießen

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Description

Es gibt zahlreiche Anwendungen für Polyäthylen, bei denen die geringe Leitfähigkeit dieses Stoffs von Nachteil ist. Aufgrund dieser geringen Leitfähigkeit sammeln sich auf Polyäthylengegenständen leicht elektrostatische Ladungen an. Dies ist beispielsweise bei Polyäthylenbehältern, die mit entflammbaren Materialien gefüllt werden sollen, wie z. B. mit organischen Kunststoffpulvern, von Nachteil, da hohe elektrostatisehe Ladungen zu einer Entzündung führen können. Normalerweise können solche elektrostatische Ladungen zerstreut werden, wenn man dafür sorgt, daß ein Kunststoff einen Widerstand von 104 bis 108Ohmcm besitzt. jo
Um Polyäthylen mit einem derartigen verringerten Widerstand zu versehen, hat man in das Polyäthylen Ruß eingearbeitet, indem man den Ruß in geschmolzenes Polyäthylen, beispielsweise im Zylinder eines Schneckenextruders, eingearbeitet hat. Solche Misch- J5 techniken, bei denen das Polyäthylen erweicht oder schmilzt erzeugen eine sehr feine Verteilung des Rußes. Jedoch ergeben derartige Techniken keine fertigen Gegenstände, die eine beträchtliche Leitfähigkeit aufweisen, wenn nicht ziemlich hohe Konzentrationen an Ruß, nämlich mindestens 15 Gew.-%, verwendet werden. Durch die Einarbeitung derart hoher Konzentrationen an Ruß leiden aber die mechanischen Eigenschaften des Polyäthylens beträchtlich.
Der Erfindung lag demzufolge die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von leitenden Gegenständen aus Polyäthylen zu ermöglichen, die nur geringe Gehalte an Ruß aufweisen.
Es wurde gefunden, daß man bereits aus pulverförmigen Gemischen, die nur 0,1 bis 2 Gew.-% Ruß enthalten, w Polyäthylengegenstände mit ausreichender Leitfähigkeit herstellen kann, wenn man in bestimmter Weise vorgeht.
Demgemäß betrifft die Erfindung also die Verwendung eines pulverförmigen Gemisches aus Polyäthylen und Ruß, das durch Trockenmischen in einem Mischer mit schnell umlaufenden Mischblättern erzeugt wird, zum Herstellen von leitenden Gegenständen mit einem Rußgehalt zwischen 0,1 und 2 Gew.-% durch Rolationsgießen. bo
Mit dem Ausdruck »pulverförmiges Gemisch« ist ein Gemisch gemeint, in welchem die Teilchen aus leitendem Ruß frei unter den Teilchen aus Polyäthylen verteilt sind. Insbesondere sind Gemische ausgeschlossen, die durch Verfahren hergestellt werden, bei denen das Polyäthylen erweicht oder geschmolzen wird, wie es beispielsweise beim Mischen in einem Extruder oder bei anderen Verfahren der Fall ist, bei denen der Ruß durch geschmolzenes oder erweichtes Polyäthylen während des Mischens benetzt wird.
Durch die Verwendung eines Mischers mit schnell umlaufenden Mischblättern wird ein trockenes pulverlörmiges Gemisch erhalten, aus welchem durch Rotationsgießen Gegenstände hergestellt werden können, die bei Rußgehalten zwischen 0,1 und 2 Gew.-% nicht oder nur kaum abfärben. Durch die Verwendung eines Mischers mit schnell umlaufenden Mischblättern werden die Teilchen beim Mischen in einem gewissen Grad fluidisiert, was zu einer besonders intensiven Rußverteilung führt.
Gemäß der Erfindung können Lampenruße, Ofenruße und Acetylenruße verwendet werden, wie sie im Handel unter den verschiedensten Bezeichnungen erhältlich sind.
Der Rußabrieb ist bei den hergestellten Gegenständen besonders gering, wenn die betreffende Oberfläche während des Verformens mit einer Metallform in Berührung kommt. Es ist deshalb verhältnismäßig leicht, hohle Behälter herzustellen, die praktisch nicht abfärben. Die Bedingungen, unter denen der Rotationsguß ausgeführt wird, und auch die Größe der Polyäthylen- und Rußteilchen kann verschieden sein. Die gewählte Verformungsteniperatur wird durch den Schmelzflußindex und die Teilchengröße des Polyäthylens bestimmt. Je höher der Schmelzflußindex ist oder je kleiner die Teilchengröße ist, desto geringer ist auch die Temperatur, die verwendet werden kann. Beim Rotationsguß von Zusammensetzurigen aus Polyäthylen und Ruß werden Verformungstemperaturen von 300 bis 4500C, ein Schmelzflußindex von 10 bis 30 und eine Teilchengröße bis zu 1500 μ, insbesondere bis zu 1200 μ, verwendet. Die Rußleilchen besitzen eine Teilchengröße von 200 ηιμ und insbesondere eine Teilchengröße von 50 ηιμ.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
Beispiel
Polyäthylenpulver mit einer Korngröße bis zu 1200 μ und mit einem Schmelzflußindex von 20 (gemessen durch ASTM-Test Nr. 1238-57T) wurde 2 min in einem üblichen fluidisierten Mischer mit schnell umlaufenden Mischblättern mit verschiedenen Mengen zweier handelsüblicher Ofenruße (Ruß I und Ruß II) gemischt.
Alle Zusammensetzungen wurden durch Rotationsguß in Behälter verarbeitet, die an einem Ende verschlossen waren und einen regelmäßigen hexagonalen Querschnitt besaßen. Der Boden und die Wandungen der Behälter waren 3,2 mm dick, die Wandungen waren 279,4 mm hoch, und die Seiten des Sechsecks waren 152,4 mm lang. Der Rotationsguß wurde bei 400°C während eines Zeitraums von 9 min ausgeführt.
Aus jedem Behälter wurden Streifen herausgeschnitten und dazu verwendet, den Volumenwidersland (ρ,.) und den Oberflächenwiderstand (ρ4) eines jeden Behälters zu bestimmen. Die Resultate sind in Tabelle 1 angegeben. Die Widerstände wurden wie folgt gemessen.
Oberflächen widerstand
Ein Ring aus Zinn und eine in den Ring passende Zinnscheibe wurden konzentrisch auf die Oberfläche des Streifens gelegt. Die Abmessungen des Rings und der Scheibe wurden so gewählt, daß ein ringförmiger Zwischenraum zwischen der Scheibe und dem Ring verblieb, worauf der Widerstand ρ 4 quer über den Spalt
gemessen wurde. Der Oberflächenwiderstand ji.» wurde dann aus folgender Gleichung errechnet:
f1 dr _ ua
«2
/?i = Scheibenradius,
/?2 = innerer Ringradius,
r = ein Radius des Rings.
18 12751 1 Rußkonzen 4 105 Py
tration, ausge 105 in Ohm cm
wurde Tabelle drückt als 105
Ruß Gew.-% in der 107
leitenden Zu 1014
sammensetzung
1% 1,6 · 105
0,5% in Ohm cm 5,2 ■ 105
1% -
1(1 Sorte 1 0,5% -
0,1% -
Sorte II
Sorte II 8,8·
Sorte II 7,5·
1,4·
3,7·
>3 ·
Volumenwiderstand ρ,,
Ein Streifen mit einem rechteckigen Querschnitt und mit einer Dicke von 3,2 mm wurde aus dem Behälter herausgeschnitten, und Zinnelektroden wurden mit Hilfe einer leitenden Flüssigkeit auf seine Enden geklebt. Der Widerstandswert des Streifens wurde dann durch ein Megohmeter gemessen. Der Widerstandswert wurde in den eigentlichen Widerstand umgerechnet,
indem mit dem Faktor -y multipliziert wurde, worin A die Querschnittsfläche des Streifens und 1 seine Länge ist.
Tabelle 2
Ungefülltes Polyäthylen hat einen Volumenwiderstand von ungefähr 10l9Ohm und einen Oberl'lüchcnwiderstand von ungefähr 1016 Ohm.
Die gemäß diesem Beispiel hergestellten Uehälter verloren keinen Kohlenstoff, und auch ein starkes Reiben mit Seidenpapier auf der Außenseite des Behälters ergab keine wahrnehmbare Verfärbung des Papiers.
Probenstreifen wurden aus diesen Behältern herausgeschnitten, und getestet, um ihre Fließspannungen und ihre prozentuale Dehnfähigkeit zu untersuchen. Die Abmessungen der Streifen und ihre Zugfestigkeiten und Dehnfähigkeiten sind ebenfalls in Tabelle 2 angegeben.
Art und Konzen Breite in mm Dicke in mm Fläche in cm2 Zugfestigkeit Dehnfähig-
tration des in kg/cm2 keit, %
Rußes in %
0,5 Sorte II 6,35 2,62 0,1645 68,5 130
0,5 Sorte II 6,35 2,49 0,1568 95,1 160
0,5 Sorte II 6,35 3,05 0,1910 86,2 160
1,0% Sorte II 6,35 2,16 0,1355 108,8 120
1,0% Sorte II 6,35 2,72 0,1710 83,1 130
1,0% Sorte II 6,35 2,41 0,1523 114,4 110
1,0% Sorte Il 6,35 1,96 0,1232 161,2 90
1,0% Sorte II 6,35 2,97 0,1871 89,3 120
0,5% Sorte 6,35 3,86 0,2432 - 240
0,5% Sorte 6,35 3,91 0,2554 87,0 280
0,5% Sorte 6,35 2,79 0,1768 73,2 200
0,5% Sorte 6,35 2,85 0,1787 123,0 180
1,0% Sorte 6,35 3,71 0,2345 94,8 150
1,0% Sorte 6,35 3,73 0,2356 95,1 175
1,0% Sorte 6,35 2,34 0.1471 107,4 200
1,0% Sorte 6,35 2,29 0,1439 150,5 300
Ein durch Rotationsguß verformtes Polyäthylenpulver, das keinen Ruß enthält, besitzt eine Zugfestigkeit von ungefähr 84 kg/cm2 und eine Dehnfähigkeit von ungefähr 200%.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines pulverförmigen Gemisches aus Polyäthylen und Ruß, das durch Trockenmischen in einem Mischer mit schnell umlaufenden Mischblättern erzeugt wird, zum Herstellen von leitenden Gegenständen mit einem Rußgehalt zwischen 0,1 und 2 Gew.-% durch Rotationsgießen.
    IO
DE1812751A 1967-12-04 1968-12-04 Verwendung eines pulvertörmigen Gemischs aus Polyäthylen und Ruß zum Herstellen von leitenden Gegenständen durch Rotationsgießen Ceased DE1812751B2 (de)

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