DE19525355A1

DE19525355A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern

Info

Publication number: DE19525355A1
Application number: DE1995125355
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Magerstedt; Paul Dipl Ing Friedemann; Georg Dr Heger; Karsten Dr Idel
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1997-01-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, in dem man die in Granulatform vorliegenden Thermoplaste oder Thermoplast-Gemische physikalisch kalt vermischt, das Gemisch gegebenenfalls trocknet und anschlie ßend zu Formkörpern verarbeitet.

Bis zur Herstellung der thermoplastischen Formkörper ist bei konventioneller Blendherstellung insgesamt ein mindestens dreimaliges Aufschmelzen mit Granulierung notwendig:

Zuerst die Herstellung der einzelnen Blendpartner durch Compoundierung und Granulataustrag, anschließend Herstellung einer physikalischen Mischung, mit an schließender Blendherstellung durch Compoundierung, wiederum mit Granulat austrag. Erst das so hergestellte Granulat wird unter erneutem Aufschmelzen zu Formkörper verarbeitet.

Dieses aufwendige Verfahren gewährleistet, daß die Komponenten der Kunststoff legierung (Blend) im Formteil vollständig und homogen miteinander vermischt sind.

Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch das mehrmalige Aufschmelzen der Thermoplaste bevor das Formteil fertiggestellt worden ist. Der Thermoplast ist da durch einer hohen thermischen Belastung und einer Scherbelastung ausgesetzt, was häufig zu Abbau, Umesterung oder Vernetzung und damit zu einer Ver schlechterung der mechanischen Eigenschaften führt.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches einfach durchzuführen ist, um die Nachteile wie z. B. die der thermischen Belastung und der Scherbelastung zu vermeiden und welches die Homogenität der einzelnen Komponenten im Formkörper nicht beeinträchtigt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, wobei die in Granulatform vorliegenden Thermoplaste oder Thermoplast-Gemische bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes bzw. Schmelzbereiches der Thermoplasten mit dem niedrigsten Schmelzpunkt physika lisch miteinander mischt, die so erhaltene Mischung gegebenenfalls trocknet und anschließend durch Extrusion oder Spritzgießen zu Formkörpern verarbeitet.

Die gegenüber konventionell durch Compoundierung hergestellten Blends zeichnen sich durch bessere Eigenschaften aus. Dabei werden weitere Vorteile des Ver fahrens sichtbar: es liegen hier eine einfachere Handhabung und eine Energieein sparung vor (ein Arbeitsschritt weniger).

Weiterhin wird die thermische Belastung reduziert, so daß insbesondere bei empfindlichen Systemen, die zu Umesterung, Abbau oder Vernetzung neigen, eine bessere Phasenverträglichkeit vorliegt.

Die physikalische Vermischung erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen, die mindestens 20°C unterhalb des Schmelzpunktes des Thermoplasten oder Thermoplast-Gemisches mit dem niedrigsten Schmelzpunkt liegen. Vorzugsweise erfolgt die Vermischung bei Raumtemperatur.

Die Verarbeitung durch Extrusion oder Spritzgießen erfolgt bei den für solche Verarbeitungstechniken üblichen Temperaturen, im allgemeinen bei Temperaturen von 210 bis 320°C, vorzugsweise 220 bis 280°C.

Zur Herstellung der Gemische der Thermoplasten werden diese als zylindrisches Granulat, welches üblicherweise bei der Herstellung der einzelnen Thermoplaste durch Extrusion produziert wird, verwendet.

Die Herstellung des Gemisches erfolgt in an sich üblichen mechanischen Mischern, z. B. Doppelkonus-, Taumel- oder "Airmix"-mischern. Die Verarbeitung zu Formkörpern erfolgt z. B. mit handelsüblichen Spritzgußmaschinen oder Extrudern.

Dem Gemisch können in üblicher Weise Zusätze wie Farbmittel, Pigmente, Hitze- und UV-Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Flammschutzmittel sowie Füll- und Verstärkungsstoffe eingearbeitet werden.

Als Thermoplaste eignen sich grundsätzlich alle Thermoplaste, die chemisch und/oder in der Zusammensetzung unterschiedlich sind und bei denen keine generelle Unverträglichkeit vorliegt.

Beispielhaft genannt als geeignete Blendpartner seien ABS-Pfropfpolymerisate, aromatische Polycarbonate, Polyester, Polyestercarbonate, Polyalkylenterephthalate, Polymethylmethacrylate, Polystyrol, SAN-Copolymerisate, thermoplastische Poly urethane sowie gegebenenfalls deren Copolymere. Derartige Thermoplaste sind dem Fachmann allgemein bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben (vgl. z. B. DE-OS 43 14 040, DE-OS 43 16 189, DE-OS 43 14 042).

Die Thermoplaste können z. B. glasfaserverstärkt, mineralienhaltig, kautschuk modifiziert, flammschutzausgerüstet sein und übliche weitere Additive enthalten wie z. B. Stabilisatoren, Entformungsmittel, Nukleierungsmittel, vgl. die in den oben genannten deutschen Offenlegungsschriften genannten Flammschutzmittel und weitere Zusätze. Die Mischungen können als mineralischen Füllstoff z. B. Magnesium-Calcium-Carbonat-Hydrat enthalten.

Fertige Thermoplast-Mischungen, z. B. Blends aus Polycarbonat, Pfropfpolymerisat und Flammschutzmittel, oder Polybutylenterephthalat mit thermoplastischem Polyurethan, die gegebenenfalls übliche Additive enthalten, können als Blend mit einem oder mehreren Thermoplasten oder mit einem oder mehreren Blendpartnern, nach diesem Verfahren gemischt werden.

Beispiele

In den folgenden Beispielen werden die Eigenschaften von Formteilen aus Kunststoff-Blends, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, mit den Eigenschaften von Formteilen aus Kunststoff-Blends gleicher Zusammen setzung, die jedoch nach dem herkömmlichen Standardverfahren hergestellt werden, verglichen.

Teilchendurchmesser bedeutet immer mittlerer Teilchendurchmesser d₅₀, ermittelt durch Ultrazentrifugenmessungen nach W. Scholtan et al., Kolloid-Z. und Z. Polymere 250 (1972) 782-796.

Beispiel 1 (erfindungsgemaß) Komponente A1

Blend aus

68,32 Gew.-% Polybutylenterephthalat (PBT), Schmelzviskosität (Göttfert): 475 Pa·s),
15,00 Gew.-% epoxidiertes Tetrabrombisphenol-A,
10,00 Gew.-% Kautschuk 1 (siehe Erläuterung unten),
5,63 Gew.-% Antimontrioxid (80%ig in PBT),
0,10 Gew.-% Hostallon TF 2021, Hoechst AG,
0,95 Gew.-% Additive

wird hergestellt nach dem üblichen Verfahren: Produktion des Polybutylentere phthalats über bekannte chemisch-thermische Verfahren mit Granulataustrag. Zugabe des PBT-Granulats und der Additive inklusive des Flammschutzmittels, des Antimontrioxids und des Teflons über getrennte Dosierwaagen in einen Extruder, dessen Zylinder über die Schmelztemperatur des Thermoplasten (hier: 260°C) erhitzt ist. Die Zugabe der Komponenten kann an örtlich unterschiedlichen Stellen des Extruders durchgeführt werden. In der Mischzone des Extruders wer den die Komponenten aufgeschmolzen und homogenisiert. In der Kompressions zone wird dem Blend Restfeuchte entzogen, mit eingezogene Luft wird entfernt und das Material wird verdichtet. Nach dem Strangabzug aus dem Extruder wird das Material üblicherweise im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert.

Kautschuk 1 ist ein Pfropfcopolymerisat: Emulsionspolymerisat aus 80 Gew.- Teilen vernetztem Polybutadien (Gelgehalt über 70%, gemessen in Toluol) und 20 Gew.-Teilen Pfropfauflage aus 18 Gew.-Teilen Methylmethacrylat und 2 Gew.- Teilen n-Butylacrylat, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der in Latexform vorliegenden Pfropfgrundlage zwischen 0,3 und 0,5 µm liegt (vergl. Angaben in DE-OS 31 05 364 und DE-OS 30 19 233).

Komponente B1

Thermoplastisches Polyurethan, Desmopan® 385, Bayer AG (Reaktionsprodukt eines Adipinsäure-Butandiol-Polyesters mit 4,4-Diphenylmethandiisocyanat-Butan diol-1,4 als Kettenverlängerer, Verseifungszahl < 250).

80 Gew.-% Komponente A1 in Granulatform wird mit 20 Gew.-% Desmopan 385 (Granulat) bei Raumtemperatur intensiv miteinander vermischt in einem Doppel konusmischer und anschließend bei 230°C Massetemperatur und 50°C Werkzeug temperatur in einer Spritzgußmaschine zu Prüfkörpern verarbeitet.

Beispiel 2 (Vergleich zu Beispiel 1)

Alle Komponenten aus Beispiel 1 werden rezepturidentisch, in einem Extruder bei 260°C Massetemperatur compoundiert. Das so erhaltene Granulat wird in einer Spritzgußmaschine bei 230°C Massetemperatur und 50°C Werkzeugtemperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Beispiel 3 (erfindungsgemäß) Komponente A3

Analog Beispiel 1 wird ein Blend aus

46,27 Gew.-% PBT, Göttfert-Viskosität 475 Pa·s ± 55 Pa·s
8,00 Gew.-% Glasfaser 4,5 mm
45,00 Gew.-% Securoc PBT/PP, Incemin AG,
0,73 Gew.-% Additive

hergestellt und anschließend 80 Gew.-% Komponente A3 mit 20 Gew.-% Desmopan 385 (Komponente B1) nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 in einem Doppelkonusmischer vermischt und anschließend in einer Spritzgußma schine bei 240°C Massetemperatur und 50°C Werkzeugtemperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Beispiel 4 (Vergleich zu Beispiel 3)

Alle Komponenten aus Beispiel 3 werden rezepturidentisch in einem Extruder bei 280°C Massetemperatur compoundiert. Das so erhaltene Granulat wird getrocknet und in einer Spritzgußmaschine bei 240°C Massetemperatur und 50°C Werkzeug temperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Beispiel 5 (erfindungsgemäß)

Analog Beispiel 1 (Komponente A1) wird 65 Gew.-% der Komponente A5 aus

72,65 Gew.-% PBT, Göttfert 475 Pa·s + 55 Pa·s,
12,00 Gew.-% Kautschuk 2 (siehe Erläuterung unten),
10,50 Gew.-% Ethylenbistetrabromphthalimid (Saytex® BT 93, Ethyl. Corp.)
3,75 Gew.-% Antimontrioxid 80%ig,
1,00 Gew.-% Additive,
0,10 Gew.-% Hostaflon TF 2021, Hoechst AG

und 35 Gew.-% oder Komponente B2 aus

99,21 Gew.-% Polycarbonat mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,240 ± 0,020
0,09 Gew.-% Hostaflon TF 2021, Hoechst AG
0,70 Gew.-% Additive

nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 in einem Doppelkonusmischer ver mischt und anschließend bei 250°C Massetemperatur und 80°C Werkzeugtempera tur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Erläuterung zum Kautschuk 2

Pfropfgrundlage von 75% Polybutadien und 25% eines Copolymerisates aus 28% Acrylnitril und 72% Styrol, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der in Latexform vorliegenden Pfropfgrundlage zwischen 0,3 und 0,5 µm liegt.

Beispiel 6 (Vergleich zu Beispiel 5)

Alle Komponenten aus Beispiel 5 werden rezepturidentisch in einem Extruder bei 285°C Massetemperatur compoundiert. Das so erhaltene Granulat wird getrocknet und in einer Spritzgußmaschine bei 250°C Massetemperatur und 80°C Werkzeug temperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Beispiel 7 (erfindungsgemäß)

Analog Beispiel 1 werden 50 Gew.-% der Komponente A7 Polyethylenterephthalat (Granulat) und 50 Gew.-% der Komponente B7 Polybutylenterephthalat, Göttfert- Viskosität 120 Pa·s + 30 Pa·s (Granulat nach dem gleichen Verfahren wie in Bei spiel 1 in einem Doppelkonusmischer vermischt und anschließend in einer Spritz gußmaschine bei 270°C Massetemperatur und 60°C Werkzeugtemperatur zu Prüf körpern verarbeitet.

Beispiel 8 (Vergleich zu Beispiel 7)

Alle Komponenten aus Beispiel 7 werden rezepturidentisch in einem Extruder bei 270°C Massetemperatur compoundiert. Das so erhaltene Granulat wird getrocknet und in einer Spritzgußmaschine bei 270°C Massetemperatur und 60°C Werkzeug temperatur zu Prüfkörpern verarbeitet.

Ergebnisse

Alle Prüfungen werden, wenn nicht anders von der Prüfvorschrift vorgegeben, bei Raumtemperatur (23°C) durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, wobei die in Granulatform vorliegenden Thermoplaste oder Thermoplast-Gemische bei einer Tempe ratur unterhalb des Schmelzpunktes bzw. Schmelzbereiches der Thermo plasten mit dem niedrigsten Schmelzpunkt physikalisch miteinander vermischt, die so erhaltene Mischung gegebenenfalls getrocknet und anschließend durch Extrusion oder Spritzgießen zu Formkörpern verarbeitet werden.

2. Verfahren gemaß Anspruch 1, wobei als Thermoplaste ABS-Pfropfpoly merisate, aromatische Polycarbonate und Polyestercarbonate, Polyalkylen terephthalate, Polymethylmethacrylate, Polystyrol, SAN-Copolymerisate, thermoplastische Polyurethane sowie gegebenenfalls deren Copolymere eingesetzt werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, wobei die Mischung zusätzlich Additive wie Verarbeitungshilfsmittel, Hitze-, UV- und Witterungsstabili satoren, Flammschutzmittel, Farbmittel oder Pigmente enthält, die einzeln oder in beliebiger Kombination zugesetzt werden.

4. Verfahren gemaß der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mischung zusätzlich Füll- und Verstärkungsstoffe enthält.

5. Verfahren gemaß der Ansprüche 1 bis 4, wobei die physikalische Vermi schung bei Temperaturen, die mindestens 20°C unterhalb des Schmelz punktes des Thermoplasten oder Thermoplast-Gemisches mit dem niedrig sten Schmelzpunkt liegen.

6. Verfahren gemaß der Ansprüche 1 bis 5, wobei die physikalische Vermi schung bei Raumtemperatur erfolgt.