DE19630135A1 - Spielfahrzeuge für Kinder - Google Patents
Spielfahrzeuge für KinderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft neue Spielfahrzeuge für Kinder sowie Teile der Spiel
fahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung neue Spielfahrzeuge, die eine
hohe Steifigkeit und Zähigkeit aufweisen und witterungsbeständig sind.
Für die Herstellung von Spielfahrzeugen für Kinder, wie Traktoren usw.
wurden bislang unterschiedliche polymere Werkstoffe verwendet.
Ein verwendeter Werkstoff ist Polyethylen. Die Zähigkeit und Steifigkeit die
ses Werkstoffs sind jedoch unzureichend. Ist das Material einer Bewitterung
ausgesetzt, so weist es anschließend ein geringe Bruchfestigkeit auf und
bricht splitternd. Dies bedingt eine erhöhte Unfallgefahr insbesondere beim
Betrieb durch spielende Kinder. Zudem ist die Abbildung von Fahrzeugde
tails bei der Blasformverarbeitung eingeschränkt. Feine Details der Form
werden unzureichend wiedergegeben.
Als weiterer Werkstoff kam ABS (Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymer) zum
Einsatz. Auch ABS zeigt nicht immer eine ausreichende Witterungsbeständig
keit. Bei der Verwendung im Freien vergilbt es und seine mechanische Fes
tigkeit fällt nach kurzer Bewitterungsdauer auf ein niedriges Niveau ab.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue Spielfahrzeuge für Kinder
bereitzustellen, die eine hohe Steifigkeit und Zähigkeit aufweisen und witte
rungsbeständig sind sowie kein Vergilben zeigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von Spielfahrzeu
gen für Kinder, die die Nachteile der bekannten Spielfahrzeuge vermeiden.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch Spielfahrzeuge für
Kinder und Teile der Spielfahrzeuge, wie sie in den Patentansprüchen be
schrieben sind, sowie durch Verwendung der beschriebenen Formmassen zu
ihrer Herstellung.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die nachstehend beschriebenen
Formmassen die Herstellung von Spielfahrzeuge für Kinder erlauben, die
eine hohe Steifigkeit und Zähigkeit aufweisen, witterungsbeständig und
vergilbungsbeständig sind. Zudem sind die Spielfahrzeuge kratzfest, und
chemikalienbeständig und weisen eine sehr gute Maßhaltigkeit auf. Sie
weisen zudem eine geringe Dichte und damit ein geringes Gewicht auf.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge erfindungsgemäß
verwendeten thermoplastischen Formmassen sind an sich bekannt. Beispiels
weise sind in DE-OS 12 60 135, DE-PS 19 11 882, DE-OS 28 26 925,
DE-OS 31 49 358, DE-OS 32 27 555 und DE-OS 40 11 162 erfindungsge
mäß verwendbare Formmassen beschrieben.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge erfindungsgemäß
verwendeten von ABS verschiedenen Formmassen enthalten gemäß einer Aus
führungsform die nachstehend aufgeführten Komponenten A und B und ggf.
C und/oder D, wie noch nachstehend definiert. Sie enthalten, bezogen auf
die Summe der Mengen der Komponenten A und B, und ggf. C und/oder
D, die insgesamt 100 Gew.-% ergibt,
a: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 15-60 Gew.-%, insbesondere 25-50 Gew.-%, eines teilchenförmigen Emulsionspolymerisats mit einer Glas übergangstemperatur unterhalb von 0°C und einer mittleren Teilchen größe von 50-1000 nm als Komponente A,
b: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 40-85 Gew.-%, insbesondere 50-75 Gew.-%, mindestens eines amorphen oder teilkristallinen Polymerisats als Komponente B,
c: 0-50 Gew.-% Polycarbonate als Komponente C, und
d: 0-50 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder deren Gemi sche als Komponente D.
a: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 15-60 Gew.-%, insbesondere 25-50 Gew.-%, eines teilchenförmigen Emulsionspolymerisats mit einer Glas übergangstemperatur unterhalb von 0°C und einer mittleren Teilchen größe von 50-1000 nm als Komponente A,
b: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 40-85 Gew.-%, insbesondere 50-75 Gew.-%, mindestens eines amorphen oder teilkristallinen Polymerisats als Komponente B,
c: 0-50 Gew.-% Polycarbonate als Komponente C, und
d: 0-50 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder deren Gemi sche als Komponente D.
Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
Zunächst werden die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge
verwendeten Formmassen beschrieben und die Komponenten, aus denen diese
aufgebaut sind.
Komponente A ist ein teilchenförmiges Emulsionspolymerisat mit einer Glas
übergangstemperatur unterhalb von 0°C und einer mittleren Teilchengröße
25 von 50-1000 nm.
Vorzugsweise handelt es sich bei Komponente A um ein Pfropfcopolymerisat
aus
a1: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 55-80 Gew.-%, insbesondere 55-65 Gew.-%, einer teilchenförmigen Pfropfgrundlage A1 mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C,
a2: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 20-45 Gew.-%, insbesondere 35-45 Gew.-%, einer Pfropfauflage A2 aus den Monomeren, bezogen auf A2,
a21: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 65-85 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines sub stituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Ge mische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente A21 und
a22: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15-35 Gew.-%, Einheiten eines ethylenisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente A22.
a1: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 55-80 Gew.-%, insbesondere 55-65 Gew.-%, einer teilchenförmigen Pfropfgrundlage A1 mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C,
a2: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 20-45 Gew.-%, insbesondere 35-45 Gew.-%, einer Pfropfauflage A2 aus den Monomeren, bezogen auf A2,
a21: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 65-85 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines sub stituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Ge mische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente A21 und
a22: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15-35 Gew.-%, Einheiten eines ethylenisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente A22.
Die Pfropfauflage A2 besteht dabei aus mindestens einer Pfropfhülle, wobei
das Pfropfcopolymerisat A insgesamt eine mittlere Teilchengröße von
50-1000 nm aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht Komponente A1 aus
den Monomeren
a11: 80-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 95-99,9 Gew.-%, eines C1-8- Alkylesters der Acrylsäure, vorzugsweise n-Butylacrylat und/oder Ethylhexylacrylat als Komponente A11,
a12: 0,01-20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5,0 Gew.-%, mindestens eines polyfunktionellen vernetzenden Monomeren, vorzugsweise Diallylphthalat und/oder DCPA als Komponente A12.
a11: 80-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 95-99,9 Gew.-%, eines C1-8- Alkylesters der Acrylsäure, vorzugsweise n-Butylacrylat und/oder Ethylhexylacrylat als Komponente A11,
a12: 0,01-20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5,0 Gew.-%, mindestens eines polyfunktionellen vernetzenden Monomeren, vorzugsweise Diallylphthalat und/oder DCPA als Komponente A12.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die mittlere Teilchen
größe der Komponente A 50-800 nm, vorzugsweise 50-600 nm.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Teilchen
größenverteilung der Komponente A bimodal, wobei 60-90 Gew.-% eine
mittlere Teilchengröße von 50-200 nm und 10-40 Gew.-% eine mittlere -
Teilchengröße von 50-400 nm aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Komponente A.
Als mittlere Teilchengröße bzw. Teilchengrößenverteilung werden die aus der
integralen Massenverteilung bestimmten Größen angegeben. Bei den erfin
dungsgemäßen mittleren Teilchengrößen handelt es sich in allen Fällen um
das Gewichtsmittel der Teilchengrößen, wie sie mittels einer analytischen Ul
trazentrifuge entsprechend der Methode von W. Scholtan und H. Lange,
Kolloid-Z. und Z.-Polymere 250 (1972), Seiten 782-796, bestimmt wur
den. Die Ultrazentrifugenmessung liefert die integrale Massenverteilung des
Teilchendurchmessers einer Probe. Hieraus läßt sich entnehmen, wieviel Ge
wichtsprozent der Teilchen einen Durchmesser gleich oder kleiner einer be
stimmten Größe haben. Der mittlere Teilchendurchmesser, der auch als d₅₀-
Wert der integralen Massenverteilung bezeichnet wird, ist dabei als der
Teilchendurchmesser definiert, bei dem 50 Gew.-% der Teilchen einen klei
neren Durchmesser haben als der Durchmesser, dem dem d₅₀-Wert ent
spricht. Ebenso haben dann 50 Gew.-% der Teilchen einen größeren Durch
messer als der d₅₀-Wert. Zur Charakterisierung der Breite der Teilchengrö
ßenverteilung der Kautschukteilchen werden neben dem d₅₀-Wert (mittlerer
Teilchendurchmesser) die sich aus der integralen Massenverteilung ergebenden
d₁₀- und d₉₀-Werte herangezogen. Der d₁₀- bzw. d₉₀-Wert der integralen
Massenverteilung ist dabei entsprechend dem d₅₀-Wert definiert mit dem Un
terschied, daß sie auf 10 bzw. 90 Gew.-% der Teilchen bezogen sind. Der
Quotient
stellt ein Maß für die Verteilungsbreite der Teilchengröße dar. Als Kompo
nente A erfindungsgemäß verwendbare Emulsionspolymerisate A weisen vor
zugsweise Q-Werte kleiner als 0,5, insbesondere kleiner als 0,35 auf.
Die Glasübergangstemperatur des Emulsionspolymerisats A wie auch der an
deren erfindungsgemäß verwendeten Komponenten wird mittels DSC (Diffe
rential Scanning Calorimetry) nach ASTM 3418 (mid point temperature)
bestimmt.
Als Emulsionspolymerisat A können einschlägig übliche Kautschuke Verwen
dung finden, wie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Epichlorhy
drin-Kautschuke, Ethylen-Vinylacetat-Kautschuke, Polyethylenchlorsulfonkaut
schuke, Siliconkautschuke, Polyetherkautschuke, hydrierte Dienkautschuke,
Polyalkenamerkautschuke, Acrylatkautschuke, Ethylen-Propylen-Kautschuke,
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke, Butylkautschuke und Fluorkautschuke.
Bevorzugt wird Acrylatkautschuk, Ethylen-Propylen(EP)-Kautschuk, Ethylen-
Propylen-Dien(EPDM)-Kautschuk, insbesondere Acrylatkautschuk, eingesetzt.
Reine Butadienkautschuke, wie sie in ABS Verwendung finden, können nicht
als ausschließliche Komponente A verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Dien-/Grundbaustein-Anteil im
Emulsionspolymerisat A so gering gehalten, daß möglichst wenig nicht um
gesetzte Doppelbindungen im Polymerisat verbleiben. Gemäß einer Ausfüh
rungsform liegen keine Dien-/Grundbausteine im Emulsionspolymerisat A
vor.
Bei den Acrylatkautschuken handelt es sich vorzugsweise um Alkylacrylat-
Kautschuke aus einem oder mehreren C1-8-Alkylacrylaten, vorzugsweise C4-8-
Alkylacrylaten, wobei bevorzugt mindestens teilweise Butyl-, Hexyl-, Octyl- oder
2-Ethylhexylacrylat, insbesondere n-Butyl- und 2-Ethylhexylacrylat, ver
wendet wird. Diese Alkylacrylat-Kautschuke können bis zu 30 Gew.-% harte
Polymere bildende Monomere, wie Vinylacetat, (Meth)acrylnitril, Styrol, sub
stituiertes Styrol, Methylmethacrylat, Vinylether, einpolymerisiert enthalten.
Die Acrylatkautschuke enthalten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
weiterhin 0,01-20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5 Gew.-%, an vernetzend
wirkenden, polyfunktionellen Monomeren (Vernetzungsmonomere). Beispiele
hierfür sind Monomere, die 2 oder mehr zur Copolymerisation befähigte
Doppelbindungen enthalten, die vorzugsweise nicht in den 1,3-Stellungen
konjugiert sind.
Geeignete Vernetzungsmonomere sind beispielsweise Divinylbenzol, Diallylma
leat, Diallylfumarat, Diallylphthalat, Diethylphthalat, Triallylcyanurat, Triallyl
isocyanurat, Tricyclodecenylacrylat, Dihydrodicyclopentadienylacrylat, Triallyl
phosphat, Allylacrylat, Allylmethacrylat. Als besonders günstiges Vernet
zungsmonomer hat sich Dicyclopentadienylacrylat (DCPA) erwiesen (vgl.
DE-PS 12 60 135).
Geeignete Siliconkautschuke können z. B. vernetzte Siliconkautschuke aus Ein
heiten der allgemeinen Formeln R₂SiO, RSiO3/2, R₃SiO1/2 und SiO2/4 sein,
wobei der Rest R einen einwertigen Rest darstellt. Die Menge der einzelnen
Siloxaneinheiten sind dabei so bemessen, daß auf 100 Einheiten der Formel
R₂SiO 0 bis 10 Mol-Einheiten der Formel RSiO3/2, 0 bis 1,5 Mol-Einheiten
R₃SiO1/2 und 0 bis 3 Mol-Einheiten SiO2/4 vorhanden sind. R kann dabei
entweder ein einwertiger gesättigte Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 C-
Atomen, der Phenylrest oder der Alkoxyrest oder eine radikalisch leicht an
greifbare Gruppe wie der Vinyl- oder der Mercaptopropylrest sein. Bevor
zugt ist, daß mindestens 80% aller Reste R Methylreste sind; insbesondere
bevorzugt sind Kombinationen aus Methyl- und Ethyl- oder Phenylresten.
Bevorzugte Siliconkautschuke enthalten eingebaute Einheiten radikalisch an
greifbarer Gruppen, insbesondere Vinyl-, Allyl-, Halogen-, Mercaptogruppen,
vorzugsweise in Mengen von 2-10 mol-%, bezogen auf alle Reste R. Sie
können beispielsweise hergestellt werden wie in EP-A 260 558 beschrieben.
In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, ein Emulsionspolymerisat A
aus unvernetztem Polymer zu verwenden. Als Monomere zur Herstellung
dieser Polymere können alle voranstehend genannten dienen. Bevorzugte un
vernetzte Emulsionspolymerisate A sind z. B. Homo- und Copolymere von
Acrylsäureestern, inbesondere des n-Butyl- und des Ethylhexylacrylats, sowie
Homo- und Copolymere des Ethylens, Propylens, Butylens, Isobutylens, als
auch Poly(organosiloxane), alle mit der Maßgabe, daß sie linear oder auch
verzweigt sein dürfen.
Bei dem Emulsionspolymerisat A kann es sich auch um ein mehrstufig auf
gebautes Polymerisat handeln (sog. "Kern/Schale-Aufbau", "core-shell mor
phology"). Beispielsweise kann ein kautschukelastischer Kern (Tg < 0°C)
von einer "harten" Schale (Polymere mit Tg < 0°C) oder umgekehrt um
hüllt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich
bei der Komponente A um ein Pfropfcopolymerisat. Die Pfropfcopolymerisate
A der erfindungsgemäßen Formmassen haben dabei eine mittlere Teilchen
größe d₅₀ von 50-1000 nm, bevorzugt von 50-600 nm und besonders
bevorzugt von 50-400 nm. Diese Teilchengrößen können erzielt werden,
wenn man als Pfropfgrundlage A1 dieser Komponente A Teilchengrößen von
50-350 nm, bevorzugt von 50-300 nm und besonders bevorzugt von
50-250 nm verwendet.
Das Pfropfcopolymerisat A ist im allgemeinen ein- oder mehrstufig, d. h. ein
aus einem Kern und einer oder mehreren Hüllen aufgebautes Polymerisat.
Das Polymerisat besteht aus einer Grundstufe (Pfropfkern) A1 und einer
oder - bevorzugt - mehreren darauf gepfropften Stufen A2 (Pfropfauflage),
den sogenannten Pfropfstufen oder Pfropfhüllen.
Durch einfache Pfropfung oder mehrfache schrittweise Pfropfung können eine
oder mehrere Pfropfhüllen auf die Kautschukteilchen aufgebracht werden,
wobei jede Pfropfhülle eine andere Zusammensetzung haben kann. Zusätzlich
zu den pfropfenden Monomeren können polyfunktionelle vernetzende oder re
aktive Gruppen enthaltende Monomere mit aufgepfropft werden (s. z. B.
EP-A 230 282, DE-OS 36 01 419, EP-A 269 861).
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht Komponente A aus einem
mehrstufig aufgebauten Pfropfcopolymerisat, wobei die Pfropfstufen im allge
meinen aus harzbildenden Monomeren hergestellt sind und eine Glastempe
ratur Tg oberhalb von 30°C vorzugsweise oberhalb von 50°C haben. Der
mehrstufige Aufbau dient u. a. dazu, eine (Teil-)Verträglichkeit der Kau
tschukteilchen A mit dem Thermoplasten B zu erzielen.
Pfropfcopolymerisate A werden hergestellt beispielsweise durch Pfropfung
von mindestens einem der im folgenden aufgeführten Monomeren A2 auf
mindestens eine der vorstehend aufgeführten Pfropfgrundlagen bzw. Pfropf
kernmaterialien A1. Als Pfropfgrundlagen A1 der erfindungsgemäßen Form
massen sind alle die Polymerisate geeignet, die oben unter den Emulsions
polymerisaten A beschrieben sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Pfropfgrundlage A1 aus
15-99 Gew.-% Acrylatkautschuk, 0,1-5 Gew.-% Vernetzer und 0-49,9 Gew.-%
eines der angegebenen weiteren Monomere oder Kautschuke zusam
mengesetzt.
Geeignete Monomere zur Bildung der Pfropfauflage A2 können beispiels
weise aus den im folgenden aufgeführten Monomeren und deren Gemischen
ausgewählt sein:
Vinylaromatische Monomeren, wie Styrol und seine substituierten Derivate, wie z. B. α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 3,4-Dimethylstyrol, p-tert.-Butyl styrol, o- und p-Divinylbenzol und p-Methyl-α-Methylstyrol oder C₁-C₈-Al kyl(meth)acrylate wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, s-Butylacrylat; bevorzugt sind Styrol, α-Methyl styrol, Methylmethacrylat, insbesondere Styrol und/oder α-Methylstyrol, und ethylenisch ungesättigte Monomeren, wie Acryl- und Methacrylverbindungen, wie z. B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Acryl- und Methacrylsäure, Methyl acrylat, Ethylacrylat, n- und Isopropylacrylat, n- und Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylmethacrylat, Ethyl-methacrylat, n- und Isopropylmethacrylat, n- und Isobutylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid und dessen Derivate, wie Maleinsäure-ester, Maleinsäurediester und Maleinimide, z. B. Alkyl- und Arylmaleinimide, wie beispielsweise Methyl- oder Phenyimalein imid. Bevorzugt sind Acrylnitril und Methacrylnitril, insbesondere Acrylnitril.
Vinylaromatische Monomeren, wie Styrol und seine substituierten Derivate, wie z. B. α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 3,4-Dimethylstyrol, p-tert.-Butyl styrol, o- und p-Divinylbenzol und p-Methyl-α-Methylstyrol oder C₁-C₈-Al kyl(meth)acrylate wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, s-Butylacrylat; bevorzugt sind Styrol, α-Methyl styrol, Methylmethacrylat, insbesondere Styrol und/oder α-Methylstyrol, und ethylenisch ungesättigte Monomeren, wie Acryl- und Methacrylverbindungen, wie z. B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Acryl- und Methacrylsäure, Methyl acrylat, Ethylacrylat, n- und Isopropylacrylat, n- und Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylmethacrylat, Ethyl-methacrylat, n- und Isopropylmethacrylat, n- und Isobutylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid und dessen Derivate, wie Maleinsäure-ester, Maleinsäurediester und Maleinimide, z. B. Alkyl- und Arylmaleinimide, wie beispielsweise Methyl- oder Phenyimalein imid. Bevorzugt sind Acrylnitril und Methacrylnitril, insbesondere Acrylnitril.
Weiterhin können als (Co-) Monomeren Styrol-, Vinyl-, Acryl- oder Metha
crylverbindungen (z. B. Styrol, wahlweise substituiert mit C1-12-Alkylresten,
Halogenatomen, Halogenmethylenresten; Vinylnaphthalin, Vinylcarbazol;
Vinylether mit C1-12-Etherresten; Vinylimidazol, 3-(4-)Vinylpyridin, Dimethyl
aminoethyl(meth)acrylat, p-Dimethylaminostyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril,
Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäurebutylester, Acrylsäureethylhexylester
und Methylmethacrylat sowie Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure oder de
ren Anhydride, Amide, Nitrile oder Ester mit 1 bis 22 C-Atome, vorzugs
weise 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen) verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt Komponente A 50-90 Gew.-%
der vorstehend beschriebenen Pfropfgrundlage A1 und 10-50 Gew.-%
der vorstehend beschriebenen Pfropfauflage A2, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Komponente A.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dienen als Pfropfgrundlage A1
vernetzte Acrylsäureester-Polymerisate mit einer Glasübergangstemperatur
unter 0°C. Die vernetzten Acrylsäureester-Polymerisate sollen vorzugsweise
eine Glasübergangstemperatur unter -20°C, insbesondere unter -30°C, besit
zen.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Pfropfauflage A2 aus min
destens einer Pfropfhülle und die äußerste Pfropfhülle davon hat eine Glas
übergangstemperatur von mehr als 30°C, wobei ein aus den Monomeren der
Pfropfauflage A2 gebildetes Polymer eine Glasübergangstemperatur von mehr
als 80°C aufweisen wurde.
Bezüglich der Messung der Glasübergangstemperatur und der mittleren Teil
chengröße sowie der Q-Werte gilt für die Pfropfcopolymerisate A das für
die Emulsionspolymerisate A Gesagte.
Die Pfropfcopolymerisate A können auch durch Pfropfung von vorgebildeten
Polymeren auf geeignete Pfropfhomopolymerisate hergestellt werden. Beispiele
dafür sind die Umsetzungsprodukte von Maleinsäureanhydrid- oder Säuregrup
pen enthaltenden Copolymeren mit basenhaltigen Kautschuken.
Geeignete Herstellverfahren für Pfropfcopolymerisate A sind die Emulsions-,
Lösungs-, Masse- oder Suspensionspolymerisation. Bevorzugt werden die
Pfropfcopolymerisate A durch radikalische Emulsionspolymerisation herge
stellt, insbesondere in Gegenwart von Latices der Komponente A1 bei Tem
peraturen von 20°C-90°C unter Verwendung wasserlöslicher oder öllösli
cher Initiatoren wie Peroxodisulfat oder Benzylperoxid, oder mit Hilfe von
Redoxinitiatoren. Redoxinitiatoren eignen sich auch zur Polymerisation un
terhalb von 20°C.
Geeignete Emulsionspolymerisationsverfahren sind beschrieben in den
DE-OS 28 26 925, 31 49 358 und in der DE-PS 12 60 135.
Der Aufbau der Pfropfhüllen erfolgt vorzugsweise im Emulsionspolymerisa
tionsverfahren, wie es beschrieben ist in DE-OS 32 27 555, 31 49 357,
31 49 358, 34 14 118. Das definierte Einstellen der erfindungsgemäßen Teil
chengrößen von 50-1000 nm erfolgt bevorzugt nach den Verfahren, die
beschrieben sind in der DE-PS 12 60 135 und DE-OS 28 26 925, bzw.
Applied Polymer Science, Band 9 (1965), Seite 2929. Das Verwenden von
Polymerisaten mit unterschiedlichen Teilchengrößen ist beispielsweise bekannt
aus DE-OS 28 26 925 und US-PS 5 196 480.
Gemäß dem in der DE-PS 12 60 135 beschriebenen Verfahren wird zu
nächst die Pfropfgrundlage A1 hergestellt, indem der oder die gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung verwendeten Acrylsäureester und das mehr
funktionelle, die Vernetzung bewirkende Monomere, ggf. zusammen mit den
weiteren Comonomeren, in wäßriger Emulsion in an sich bekannter Weise
bei Temperaturen zwischen 20 und 100°C, vorzugsweise zwischen 50 und
80°C, polymerisiert werden. Es können die üblichen Emulgatoren, wie bei
spielsweise Alkalisalze von Alkyl- oder Alkylarylsulfonsäuren, Alkylsulfate,
Fettalkoholsulfonate, Salze höherer Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoff
atomen oder Harzseifen verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man die
Natriumsalze von Alkylsulfonaten oder Fettsäuren mit 10 bis 18 Kohlenstoff
atomen. Gemäß einer Ausführungsform werden die Emulgatoren in Mengen
von 0,5-5 Gew.-%, insbesondere von 1-2 Gew.-%, bezogen auf die bei
der Herstellung der Pfropfgrundlage A1 eingesetzten Monomeren, eingesetzt.
Im allgemeinen wird bei einem Gewichtsverhältnis von Wasser zu Monome
ren von 2 : 1 bis 0,7 : 1 gearbeitet. Als Polymerisationsinitiatoren dienen
insbesondere die gebräuchlichen Persulfate, wie beispielsweise Kaliumpersul
fat. Es können jedoch auch Redoxsysteme zum Einsatz gelangen. Die Initia
toren werden im allgemeinen in Mengen von 0,1-1 Gew.-%, bezogen auf
die bei der Herstellung der Pfropfgrundlage A1 eingesetzten Monomeren,
eingesetzt. Als weitere Polymerisationshilfsstoffe können die üblichen Puffer
substanzen, durch welche pH-Werte von vorzugsweise 6-9 eingestellt wer
den, wie Natriumbicarbonat und Natriumpyrophosphat, sowie 0-3 Gew.-%
eines Molekulargewichtsreglers, wie Mercaptane, Terpinole oder dimeres
α-Methylstyrol, bei der Polymerisation verwendet werden.
Die genauen Polymerisationsbedingungen, insbesondere Art, Dosierung und
Menge des Emulgators, werden innerhalb der oben angegebenen Bereiche im
einzelnen so bestimmt, daß der erhaltene Latex des vernetzten Acrylsäuree
sterpolymerisats einen d₅₀-Wert im Bereich von etwa 50-1000 nm, vor
zugsweise 50-150 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 80-100 nm,
besitzt. Die Teilchengrößenverteilung des Latex soll dabei vorzugsweise eng
sein. Der Quotient
soll < 0,5, vorzugsweise < 0,35 sein.
Zur Herstellung des Pfropfpolymerisats A wird sodann in einem nächsten
Schritt in Gegenwart des so erhaltenen Latex des vernetzten Acrylsäureester-
Polymerisats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Monomerenge
misch aus Styrol und Acrylnitril polymerisiert, wobei das Gewichtsverhältnis
von Styrol zu Acrylnitril in dem Monomerengemisch gemäß einer Ausfüh
rungsform der Erfindung im Bereich von 100 : 0 bis 40 : 60, vorzugsweise
im Bereich von 65 : 35 bis 85 : 15, liegen soll. Es ist vorteilhaft, diese
Pfropfcopolymerisation von Styrol und Acrylnitril auf das als Pfropfgrundlage
dienende vernetzte Polyacrylsäureesterpolymerisat wieder in wäßriger Emul
sion unter den üblichen, vorstehend beschriebenen Bedingungen durchzufüh
ren. Die Pfropfcopolymerisation kann zweckmäßig im gleichen System erfol
gen wie die Emulsionspolymerisation zur Herstellung der Pfropfgrundlage
A1, wobei, falls notwendig, weiterer Emulgator und Initiator zugegeben wer
den kann. Das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufzupfropfende
Monomerengemisch aus Styrol und Acrylnitril kann dem Reaktionsgemisch
auf einmal, absatzweise in mehreren Stufen oder vorzugsweise kontinuierlich
während der Polymerisation zugegeben werden. Die Pfropfcopolymerisation
des Gemisches von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart des vernetzenden
Acrylsäureesterpolymerisats wird so geführt, daß ein Pfropfgrad von 1-99 Gew.-%,
vorzugsweise 20-45 Gew.-%, insbesondere 35-45 Gew.-%, be
zogen auf das Gesamtgewicht der Komponente A, im Pfropfcopolymerisat A
resultiert. Da die Pfropfausbeute bei der Pfropfcopolymerisation nicht 100%
beträgt, muß eine etwas größere Menge des Monomerengemisches aus Styrol
und Acrylnitril bei der Pfropfcopolymerisation eingesetzt werden, als es dem
gewünschten Pfropfgrad entspricht. Die Steuerung der Pfropfausbeute bei der
Pfropfcopolymerisation und somit des Pfropfgrades des fertigen Pfropfcopoly
merisats A ist dem Fachmann geläufig und kann beispielsweise u. a. durch
die Dosiergeschwindigkeit der Monomeren oder durch Reglerzugabe erfolgen
(Chauvel, Daniel, ACS Polymer Preprints 15 (1974), Seite 329 ff.). Bei der
Emulsions-Pfropfcopolymerisation entstehen im allgemeinen etwa 5-15 Gew.-%,
bezogen auf das Pfropfcopolymerisat, an freiem, ungepfropftem
Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat. Der Anteil des Pfropfcopolymerisats A in
dem bei der Pfropfcopolymerisation erhaltenen Polymerisationsprodukt wird
nach der oben angegebenen Methode ermittelt.
Bei der Herstellung der Pfropfcopolymerisate A nach dem Emulsionsverfah
ren sind neben den gegebenen verfahrenstechnischen Vorteilen auch reprodu
zierbare Teilchengrößenveränderungen möglich, beispielsweise durch zumin
dest teilweise Agglomeration der Teilchen zu größeren Teilchen. Dies be
deutet, daß in den Pfropfcopolymerisaten A auch Polymere mit unterschiedli
chen Teilchengrößen vorliegen können.
Vor allem die Komponente A aus Pfropfgrundlage und Pfropfhülle(n) kann
für den jeweiligen Verwendungszweck optimal angepaßt werden, insbesondere
in bezug auf die Teilchengröße.
Die Pfropfcopolymerisate A enthalten im allgemeinen 1-99 Gew.-%, be
vorzugt 55-80 und besonders bevorzugt 55-65 Gew.-% Pfropfgrundlage
A1 und 1-99 Gew.-%, bevorzugt 20-45, besonders bevorzugt 35-45 Gew.-%
der Pfropfauflage A2, jeweils bezogen auf das gesamte Pfropf
copolymerisat.
Komponente B ist ein amorphes oder teilkristallines Polymerisat.
Vorzugsweise handelt es sich bei Komponente B um ein Copolymerisat aus
b1: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines sub stituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente B1,
b2: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30-40 Gew.-%, Einheiten eines ethylenisch ungesättigten Monomers, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente B2.
b1: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines sub stituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente B1,
b2: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30-40 Gew.-%, Einheiten eines ethylenisch ungesättigten Monomers, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente B2.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Visko
sitätszahl der Komponente B 50-90, vorzugsweise 60-80.
Die amorphen oder teilkristallinen Polymerisate der Komponente B der zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge erfindungsgemäß verwende
ten Formmasse, sind vorzugsweise aus mindestens einem Polymeren aus teil
kristallinen Polyamiden, teilaromatischen Copolyamiden, Polyolefinen, Iono
meren, Polyestern, Polyetherketonen, Polyoxyalkylenen, Polyarylensulfiden
und Polymeren aus vinylaromatischen Monomeren und/oder ethylenisch unge
sättigten Monomeren ausgewählt. Es können auch Polymerisatgemische ver
wendet werden.
Als Komponente B der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge
erfindungsgemäß verwendeten Formmasse sind teilkristalline, bevorzugt line
are, Polyamide wie Polyamid-6, Polyamid-6,6, Polyamid-4,6, Polyamid-6,12
und teilkristalline Copolyamide auf Basis dieser Komponenten geeignet. Des
weiteren können teilkristalline Polyamide eingesetzt werden, deren Säure
komponente ganz oder teilweise aus Adipinsäure und/oder Terephthalsäure
und/oder Isophthalsäure und/oder Korksäure und/oder Sebacinsäure und/oder
Acelainsäure und/oder Dodecandicarbonsäure und/oder einer Cyclohexandicar
bonsäure besteht, und deren Diaminkomponente ganz oder teilweise insbeson
dere aus m- und/oder p-Xylylendiamin und/oder Hexamethylendiamin und/oder
2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin und/oder Isophoron
diamin besteht, und deren Zusammensetzungen im Prinzip aus dem Stand
der Technik bekannt sind (vgl. Encyclopedia of Polymers, Vol. 11, S. 315
ff.).
Beispiele für als Komponente B der zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Spielfahrzeuge erfindungsgemäß verwendeten Formmassen weiterhin geeignete
Polymerisate sind teilkristalline Polyolefine, vorzugsweise Homo- und Copo
lymerisate von Olefinen wie z. B. Ethylen, Propylen, Buten-1, Penten-1,
Hexen-1, Hepten-1, 3-Methylbuten-1, 4-Methylbuten-1, 4-Methylpenten-1 und
Octen-1. Geeignete Polyolefine sind Polyethylen, Polypropylen, Polybuten-1
oder Poly-4-methylpenten-1. Allgemein unterscheidet man bei Polyethylen
(PE) High-Density-PE (HDPE), Low-Density-PE (LDPE) und linear-low-den
sity-PE (LLDPE).
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der
Komponente B um Ionomere. Diese sind im allgemeinen Polyolefine, wie sie
oben beschrieben wurden, insbesondere Polyethylen, die Monomere mit Säu
regruppen cokondensiert enthalten, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure und ggf.
weitere copolymerisierbare Monomere. Die Säuregruppen werden im all
gemeinen mit Hilfe von Metallionen wie beispielsweise Na⁺, Ca2+, Mg2+
und Al3+ in ionische, ggf. ionisch vernetzte Polyolefine umgewandelt, die
sich jedoch noch thermoplastisch verarbeiten lassen (siehe z. B.
US-PS 3,264,272; 3,404,134; 3,355,319; 4,321,337). Es ist jedoch nicht unbedingt
erforderlich, die Säuregruppen enthaltenden Polyolefine mittels Metallionen
umzuwandeln. Auch freie Säuregruppen enthaltende Polyolefine, die dann im
allgemeinen einen kautschukartigen Charakter besitzen und teilweise noch
weitere copolymerisierbare Monomere enthalten, z. B. (Meth)acrylate, sind als
erfindungsgemäße Komponente B geeignet.
Daneben können als Komponente B auch Polyester, vorzugsweise aromatisch
aliphatische Polyester eingesetzt werden. Beispiele sind Polyalkylenterephtha
late, z. B. auf Basis von Ethylenglykol, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4, He
xandiol-1,6 und 1,4-Bis-hydroxymethyl-cyclohexan, sowie Polyalkylennaphtha
late.
Als Komponente B können weiterhin aromatische Polyetherketone eingesetzt
werden, wie sie z. B. beschrieben sind in den Patentschriften GB 1 078 234,
US 4,010,147, EP 135 938, EP 292 211, EP 275 035, EP 270 998,
EP 165 406, und in der Publikation von C. K. Sham et. al., Polymer 29/6,
1016-1020 (1988).
Weiterhin können als Komponente B der zur Herstellung der erfindungsge
mäßen Spielfahrzeug erfindungsgemäß verwendeten Formmassen Polyoxyalky
lene, z. B. Polyoxymethylen, und Oxymethylenpolymerisate eingesetzt werden.
Weiterhin geeignete Komponenten B sind die Polyarylensulfide, insbesondere
das Polyphenylensulfid.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist sie dabei aus 50-99 Gew.-%
vinylaromatischen Monomeren und 1-50 Gew.-% mindestens eines
der anderen angegebenen Monomeren aufgebaut.
Vorzugsweise ist Komponente B ein amorphes Polymerisat, wie es vorste
hend als Pfropfauflage A2 beschrieben ist. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wird als Komponente B ein Copolymerisat von Styrol und/oder
α-Methylstyrol mit Acrylnitril verwendet. Der Acrylnitrilgehalt in diesen
Copolymerisaten der Komponente B beträgt dabei 0-60 Gew.-%, vorzugs
weise 30-40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente B.
Zur Komponente B zählen auch die bei der Pfropfcopolymerisation zur Her
stellung der Komponente A entstehenden freien, nicht gepfropften Styrol/
Acrylnitril-Copolymerisate. Je nach den bei der Pfropfcopolymerisation für
die Herstellung des Pfropfcopolymerisats A gewählten Bedingungen kann es
möglich sein, daß bei der Pfropfcopolymerisation schon ein hinreichender
Anteil an Komponente B gebildet worden ist. Im allgemeinen wird es jedoch
erforderlich sein, die bei der Pfropfcopolymerisation erhaltenen Produkte mit
zusätzlicher, separat hergestellter Komponente B abzumischen.
Bei dieser zusätzlichen, separat hergestellten Komponente B kann es sich
vorzugsweise um ein Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat, ein α-Methylstyrol/
Acrylnitril-Copolymerisat oder ein α-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpoly
merisat handeln. Diese Copolymerisate können einzeln oder auch als Ge
misch für die Komponente B eingesetzt werden, so daß es sich bei der zu
sätzlichen, separat hergestellten Komponente B der erfindungsgemäß verwen
deten Formmassen beispielsweise um ein Gemisch aus einem Styrol/Acrylni
tril-Copolymerisat und einem α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisat handeln
kann. In dem Fall, in dem die Komponente B der erfindungsgemäß verwen
deten Formmassen aus einem Gemisch aus einem Styrol/Acrylnitril-Copoly
merisat und einem α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisat besteht, sollte
vorzugsweise der Acrylnitrilgehalt der beiden Copolymerisate um nicht mehr
als 10 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Copolymerisats, voneinander abweichen. Die Komponente
B der erfindungsgemäß verwendeten Formmassen kann jedoch auch nur aus
einem einzigen Styrol/Acrylnitril-Copolymerisat bestehen, wenn bei den
Pfropfcopolymerisationen zur Herstellung der Komponente A als auch bei
der Herstellung der zusätzlichen, separat hergestellten Komponente B von
dem gleichen Monomergemisch aus Styrol und Acrylnitril ausgegangen wird.
Die zusätzliche, separat hergestellte Komponente B kann nach den herkömm
lichen Verfahren erhalten werden. So kann gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung die Copolymerisation des Styrols und/oder α-Methylstyrols mit
dem Acrylnitril in Masse, Lösung, Suspension oder wäßriger Emulsion
durchgeführt werden. Die Komponente B hat vorzugsweise eine Viskositäts
zahl von 40 bis 100, bevorzugt 50 bis 90, insbesondere 60 bis 80. Die Be
stimmung des Viskositätszahl erfolgt dabei nach DIN 53 726, dabei werden
0,5 g Material in 100 ml Dimethylformamid gelöst.
Das Mischen der Komponenten A und B und gegebenenfalls C, D, kann
nach jeder beliebigen Weise nach allen bekannten Methoden erfolgen. Wenn
die Komponenten A und B beispielsweise durch Emulsionspolymerisation her
gestellt worden sind, ist es möglich, die erhaltenen Polymerdispersionen
miteinander zu vermischen, darauf die Polymerisate gemeinsam auszufällen
und das Polymerisatgemisch aufzuarbeiten. Vorzugsweise erfolgt jedoch das
Abmischen der Komponenten A und B durch gemeinsames Extrudieren, Kne
ten oder Verwalzen der Komponenten, wobei die Komponenten, sofern erfor
derlich, zuvor aus der bei der Polymerisation erhaltenen Lösung oder wäßri
gen Dispersion isoliert worden sind. Die in wäßriger Dispersion erhaltenen
Produkte der Pfropfcopolymerisation (Komponente A) können auch nur teil
weise entwässert werden und als feuchte Krümel mit der Komponente B
vermischt werden, wobei dann während des Vermischens die vollständige
Trocknung der Pfropfcopolymerisate erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die zur Herstellung der er
findungsgemäßen Spielfahrzeuge erfindungsgemäß verwendeten Formmassen
neben den Komponenten A und B zusätzliche Komponenten C und/oder D,
sowie ggf. weitere Zusatzstoffe, wie im folgenden beschrieben.
Geeignete Polycarbonate C sind an sich bekannt. Sie haben vorzugsweise ein
Molekulargewicht (Gewichtsmittelwert Mw, bestimmt mittels Gelpermeations
chromatographie in Tetrahydrofuran gegen Polystyrolstandards) im Bereich
von 10 000 bis 60 000 g/mol. Sie sind z. B. entsprechend den Verfahren
der DE-B-13 00 266 durch Grenzflächenpolykondensation oder gemäß dem
Verfahren der DE-A-14 95 730 durch Umsetzung von Diphenylcarbonat mit
Bisphenolen erhältlich. Bevorzugtes Bisphenol ist 2,2-Di(4-hydroxyphe
nyl)propan, im allgemeinen - wie auch im folgenden - als Bisphenol A be
zeichnet.
Anstelle von Bisphenol A können auch andere aromatische Dihydroxyverbin
dungen verwendet werden, insbesondere 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)pentan, 2,6-
Dihydroxynaphthalin, 4,4′-Dihydroxydiphenylsulfan, 4,4′-Dihydroxydiphenyl
ether, 4,4′-Dihydroxydiphenylsulfit, 4,4′-Dihydroxydiphenylmethan, 1,1-Di-(4-
hydroxyphenyl)ethan, 4,4-Dihydroxydiphenyl oder Dihydroxydiphenylcycloal
kane, bevorzugt Dihydroxydiphenylcyclohexane oder Dihydroxylcyclopentane,
insbesondere 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan sowie Mi
schungen der vorgenannten Dihydroxyverbindungen.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind solche auf der Basis von Bisphenol
A oder Bisphenol A zusammen mit bis zu 80 Mol-% der vorstehend ge
nannten aromatischen Dihydroxyverbindungen.
Es können auch Copolycarbonate gemäß der US-A 3 737 409 verwendet
werden; von besonderem Interesse sind dabei Copolycarbonate auf der Basis
von Bisphenol A und Di-(3,5-dimetllyl-dihydroxyphenyl)sulfon, die sich durch
eine hohe Wärmeformbeständigkeit auszeichnen. Ferner ist es möglich, Mi
schungen unterschiedlicher Polycarbonate einzusetzen.
Die mittleren Molekulargewichte (Gewichtsmittelwert Mw, bestimmt mittels
Gelpermeationschromatographie in Tetrahydrofuran gegen Polystyrolstandards)
der Polycarbonate C liegen erfindungsgemäß im Bereich von 10 000 bis
64 000 g/mol. Bevorzugt liegen sie im Bereich von 15 000 bis 63 000,
insbesondere im Bereich von 15 000 bis 60 000 g/mol. Dies bedeutet, daß
die Polycarbonate C relative Lösungsviskositäten im Bereich von 1,1 bis
1,3, gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in Dichlormethan bei 25°C, be
vorzugt von 1,15 bis 1,33, haben. Vorzugsweise unterscheiden sich die rela
tiven Lösungsviskositäten der eingesetzten Polycarbonate um nicht mehr als
0,05, insbesondere nicht mehr 0,04.
Die Polycarbonate C können sowohl als Mahlgut als auch in granulierter
Form eingesetzt werden. Sie liegen als Komponente C in Mengen von
0-50 Gew.-%, bevorzugt von 10-40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die ge
samte Formmasse, vor.
Der Zusatz von Polycarbonaten führt gemäß einer Ausführungsform der Er
findung unter anderem zu höherer Thermostabilität und verbesserter Rißbe
ständigkeit der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge erfin
dungsgemäß verwendeten Formmassen.
Als Komponente D enthalten die zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Spielfahrzeuge erfindungsgemäß verwendeten bevorzugten thermoplastischen
Formmassen 0-50 Gew.-%, vorzugsweise 0-40 Gew.-%, insbesondere
0-30 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder deren Mischungen,
jeweils bezogen auf die gesamte Formmasse. Dabei handelt es sich vorzugs
weise um kommerziell erhältliche Produkte.
Verstärkungsmittel wie Kohlenstoffasern und Glasfasern werden üblicherweise
in Mengen von 5-50 Gew.-% verwendet, bezogen auf die gesamte Form
masse.
Die verwendeten Glasfasern können aus E-, A- oder C-Glas sein und sind
vorzugsweise mit einer Schlichte und einem Haftvermittler ausgerüstet. Ihr
Durchmesser liegt im allgemeinen zwischen 6 und 20 µm. Es können so
wohl Endlosfasern (rovings) als auch Schnittglasfasern (staple) mit einer
Länge von 1-10 µm, vorzugsweise 3-6 µm, eingesetzt werden.
Weitherhin können Füll- oder Verstärkungsstoffe, wie Glaskugeln, Mineral
fasern, Whisker, Aluminiumoxidfasern, Glimmer, Quarzmehl und Wollastonit
zugesetzt werden.
Außerdem können Metallflocken (z. B. Aluminiumflocken der Fa. Transmet
Corp.), Metallpulver, Metallfasern, metallbeschichtete Füllstoffe z. B. nickel
beschichtete Glasfasern sowie andere Zuschlagstoffe, die elektromagnetische
Wellen abschirmen, den zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeu
ge erfindungsgemäß verwendeten Formmassen beigemischt werden. Insbeson
dere kommen Aluminiumflocken (K 102 der Fa. Transmet) für EMI-Zwecke
(electro-magnetic interference) in Betracht. Ferner können die Massen mit
zusätzlichen Kohlenstoffasern, Ruß, insbesondere Leitfähigkeitsruß, oder
nickelbeschichteten C-Fasern vermischt werden.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge erfindungsgemäß
verwendeten Formmassen können ferne weitere Zusatzstoffe enthalten, die für
Polycarbonate, SAN-Polymerisate und Pfropfcopolymerisate oder deren Mi
schungen typisch und gebräuchlich sind. Als solche Zusatzstoffe seien bei
spielsweise genannt: Farbstoffe, Pigmente, Färbemittel, Antistatika, Antio
xidantien, Stabilisatoren zur Verbesserung der Thermostabilität, zur Erhöhung
der Lichtstabilität, zum Anheben der Hydrolysebeständigkeit und der Chemi
kalienbeständigkeit, Mittel gegen die Wärmezersetzung und insbesondere die
Schmier-/Gleitmittel, die für die Herstellung von Formkörpern bzw. Form
teilen zweckmäßig sind. Das Eindosieren dieser weiteren Zusatzstoffe kann
in jedem Stadium des Herstellungsprozesses erfolgen, vorzugsweise jedoch zu
einem frühen Zeitpunkt, um frühzeitig die Stabilisierungseffekte (oder ande
ren speziellen Effekte) des Zusatzstoffes auszunutzen. Wärmestabilisatoren
bzw. Oxidationsverzögerer sind üblicherweise Metallhalogenide (Chloride,
Bromide, Iodide), die sich von Metallen der Gruppe I des Periodensystems
der Elemente ableiten (wie Li, Na, K, Cu).
Geeignete Stabilisatoren sind die üblichen gehinderten Phenole, aber auch
Vitamin E bzw. analog aufgebaute Verbindungen. Auch HALS-Stabilisatoren
(Hindered Amine Light Stabilizers), Benzophenone, Resorcine, Salicylate,
Benzotriazole und andere Verbindungen sind geeignet (beispielsweise Irga
nox®, Tinuvin®, wie Tinuvin® 770 (HALS-Absorber, Bis(2,2,6,6-tetramethyl-
4-piperidyl)sebazat) oder Tinuvin®P (UV-Absorber-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-
methylphenol), Topanol®). Diese werden üblicherweise in Mengen bis zu 2 Gew.-%
(bezogen auf das Gesamtgemisch) verwendet.
Geeignete Gleit- und Entformungsmittel sind Stearinsäuren, Stearylalkohol,
Stearinsäureester bzw. allgemein höhere Fettsäuren, deren Derivate und ent
sprechende Fettsäuregemische mit 12-30 Kohlenstoffatomen. Die Mengen
dieser Zusätze liegen im Bereich von 0,05-1 Gew.-%.
Auch Siliconöle, oligomeres Isobutylen oder ähnliche Stoffe kommen als Zu
satzstoffe in Frage, die üblichen Mengen betragen 0,05-5 Gew.-%. Pig
mente, Farbstoffe, Farbaufheller, wie Ultramarinblau, Phthalocyanine, Titan
dioxid, Cadmiumsulfide, Derivate der Perylentetracarbonsäure sind ebenfalls
verwendbar.
Verarbeitungshilfsmittel und Stabilisatoren wie UV-Stabilisatoren, Schmiermit
tel und Antistatika werden üblicherweise in Mengen von 0,01-5 Gew.-%
verwendet, bezogen auf die gesamte Formmasse.
Die Herstellung der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge
erfindungsgemäß verwendeten thermoplastischen Formmassen kann nach an
sich bekannten Verfahren durch Mischen der Komponenten erfolgen. Es kann
vorteilhaft sein, einzelne Komponenten vorzumischen. Auch das Mischen der
Komponenten in Lösung und Entfernen der Lösungsmittel ist möglich.
Geeignete organische Lösungsmittel sind beispielsweise Chlorbenzol, Gemi
sche aus Chlorbenzol und Methylenchlorid oder Gemische aus Chlorbenzol
oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Toluol.
Das Eindampfen der Lösungsmittelgemische kann beispielsweise in Eindampf
extrudern erfolgen.
Das Mischen der z. B. trockenen Komponenten kann nach allen bekannten
Methoden erfolgen. Vorzugsweise geschieht jedoch das Mischen durch ge
meinsames Extrudieren, Kneten oder Verwalzen der Komponenten, bevorzugt
bei Temperaturen von 180-400°C, wobei die Komponenten notwendigen
falls zuvor aus der bei der Polymerisation erhaltenen Lösung oder aus der
wäßrigen Dispersion isoliert worden sind.
Dabei können die Komponenten gemeinsam oder getrennt/nacheinander eindo
siert werden.
Die erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge und Befestigungsteile dafür können
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nach den bekannten Verfahren
der Thermoplastverarbeitung aus den erfindungsgemäß verwendeten thermo
plastischen Formmassen hergestellt werden. Insbesondere kann die Herstel
lung durch Thermoformen, Extrudieren, Spritzgießen, Kalandrieren, Hohlkör
perblasen, Pressen, Preßsintern, Tiefziehen oder Sintern, vorzugsweise durch
Extrusionsblasen oder Spritzgießen, erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Außenhülle der Spiel
fahrzeuge für Kinder aus den erfindungsgemäßen Formmassen hergestellt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Teile der Spielfahrzeu
ge aus den erfindungsgemäßen Formmassen hergestellt, beispielsweise Sitz
flächen, Pedale, Lenkräder, Felgen, Räder, Schaufeln, Lenkstangen usw.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Spielfahrzeuge einen
makroskopischen Füllkörper auf, vorzugsweise aus geschäumtem Polymerisat,
der auf den Oberflächen zumindest teilweise mit einer erfindungsgemäßen
thermoplastischen Formmasse belegt ist. Auch eine Sandwich-Bauweise ist
möglich, bei der ein makroskopischer Füllkörper, vorzugsweise aus ge
schäumtem Polymerisat, zwischen 2 Schichten von thermoplastischen Form
massen liegt. Beide Oberflächenbeschichtungen werden aus der thermoplasti
schen Formmasse gebildet.
Die erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge für Kinder weisen gemäß einer Aus
führungsform der Erfindung eine Sitzfläche für das Kind auf. Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung werden sie durch Muskelkraft, insbesondere
durch Muskelkraft des auf dem Fahrzeug sitzenden Kindes angetrieben. Bei
spiele solcher Fahrzeuge sind Dreiräder, Gocards, Traktoren sowie Landfahr
zeugmodelle in einem Maßstab, der die Benutzung durch Kinder erlaubt.
Geeignete Fahrzeugmodelle, wie etwa Renn- und Sportwagen, in die sich
Kinder hineinsetzen können, sind dem Fachmann bekannt.
Das Spielfahrzeug kann aus einem geschlossenem Hohlkörper bestehen, auf
den das Kind sich setzt. Derartige Fahrzeuge weisen oft 1 oder 2 lenkbare
und 2 nicht lenkbare Räder auf, wobei die lenkbaren Räder über eine Lenk
stange mit einem Lenkrad verbunden sind. Die Lenkstange läuft durch den
Hohlkörper und endet im Lenkrad, daß sich an der Oberseite des Hohlkör
pers vor dem Sitz bzw. der Sitzfläche für das Kind befindet. Diese Fahr
zeuge werden entweder durch Abstoßen der Beine am Boden mittels Muskel
kraft angetrieben, können jedoch auch Pedale aufweisen, über die die
Muskelkraft an die Räder durch geeignete Vorrichtungen übertragen wird.
Fahrzeuge, bei denen die Muskelkraft direkt durch Abstoßen auf dem Boden
übertragen wird, sind insbesondere für kleinere Kinder geeignet, während
Fahrzeuge, in denen die Muskelkraft über Pedale und beispielsweise Ketten
auf die Räder übertragen wird, für ältere Kinder bestimmt sind.
Ein typisches Beispiel eines erfindungsgemäßen Spielfahrzeugs für Kinder ist
ein Traktor, der aus einem Hohlkörper besteht, an dessen Oberseite hinten
ein Sitz für ein Kind angeformt ist. Der Traktor weist 4 Räder auf, von
denen die vorderen beiden über ein Lenkgestänge und ein Lenkrad lenkbar
sind. Oft weist ein solcher Traktor auch noch eine Kippschaufel im vorde
ren Bereich auf, die durch das Kind bedient werden kann.
Zu den erfindungsgemäßen Spielfahrzeugen für Kinder gehören auch Anhän
ger und ähnliches, die an Spielfahrzeuge angehängt werden können. Auch
die Verwendung der erfindungsgemäßen Formmassen zur Herstellung von
Schneefahrzeugen, wie Bobs, insbesondere aus Kunststoffschalen, ist möglich.
Die Spielfahrzeuge für Kinder müssen nicht vollständig aus dem erfindungs
gemäßen Formmassen aufgebaut sein. Ein Spielfahrzeug kann beispielsweise
aus einem Metallchassis bestehen, das eine Karosserie in Form eines Fahr
zeugmodells aufweist, die auf das Chassis aufgesetzt wird. Mit dem Chassis
ist dabei eine Sitzfläche und Antriebsmittel verbunden. Die Karosserie weist
eine Öffnung auf, durch die das Kind in das Fahrzeug einsteigen kann.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Spielfahrzeug für Kinder ist ein Dreirad, das
ein lenkbares Vorderrad und 2 nicht lenkbare Hinterräder aufweist. Das
Dreirad weist an der Oberseite einen Sitz auf sowie eine Lenkstange, die
über ein Lenkgestänge mit dem lenkbaren Vorderrad verbunden ist. Das
Dreirad kann direkt durch Abstoßen der Beine vom Boden fortbewegt wer
den. Vorzugsweise weist es jedoch Pedale am Vorderrad auf. Es kann auch
Pedale aufweisen, die mit den Hinterrädern verbunden sind, so daß der
Antrieb über die Hinterräder erfolgt.
Bei einem Roller sind 2 Räder hintereinander angeordnet und durch ein
Trittbrett miteinander verbunden. Das vordere Rad weist eine Lenkstange
und einen Lenker auf und ist lenkbar. Der Roller wird angetrieben von ei
nem Kind, daß auf dem Roller steht und sich mit einem Bein vom Boden
abstößt.
Die erfindungsgemäß verwendeten Formmassen werden auch zur Herstellung
von Teilen der Spielfahrzeuge verwendet. Solche Teile können beispielsweise
Befestigungsteile, Bremshebel, Lenkräder, Radkappen usw. sein. Geeigneten
Teile sind dem Fachmann bekannt.
Die aus den beschriebenen thermoplastischen Formmassen herstellbaren erfin
dungsgemäßen Spielfahrzeuge für Kinder sind sehr stabil, weisen eine hohe
Steifigkeit und Zähigkeit auf. Zudem sind sie kratzfest, chemikalienbeständig
und weisen eine sehr gute Maßhaltigkeit auf. Darüber hinaus sind sie sehr
witterungsbeständig und vergilbungsbeständig, so daß die Gefahr von Ver
letzungen bei Benutzung der Spielfahrzeuge sehr stark herabgesetzt wird. Die
Bruchgefahr ist bei den Spielfahrzeugen auch nach langer Witterungseinwir
kung sehr gering.
Insbesondere Spielfahrzeuge aus Formmassen, die als Komponente C Poly
carbonate enthalten, sind sehr wärmeformbeständig und widerstandsfähig ge
gen anhaltende Wärme. Durch Zusatz des Polycarbonats als Komponente C
wird dabei die Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit der Spielfahr
zeuge weiter verbessert. Diese Spielfahrzeuge weisen zudem ein ausgewoge
nes Verhältnis von Zähigkeit und Steifigkeit und eine gute Dimensionsstabili
tät auf sowie eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Wärmealterung
und eine hohe Vergilbungsbeständigkeit bei thermischer Belastung und Ein
wirkung von UV-Strahlung.
Spielfahrzeuge aus Formmassen, die Komponenten A und B enthalten, wei
sen hervorragende Oberflächenbeschaffenheiten auf, die auch ohne weitere
Oberflächenbehandlung erhalten werden. Durch geeignete Modifizierung der
Kautschukmorphologie kann das Erscheinungsbild der fertigen Oberflächen
der Spielfahrzeuge modifiziert werden, beispielsweise um glänzende oder
matte Oberflächengestaltungen zu erreichen. Die Spielfahrzeuge zeigen bei
Einwirkung von Witterung und UV-Bestrahlung einen sehr geringen Vergrau
ungs- bzw. Vergilbungseffekt, so daß die Oberflächeneigenschaften erhalten
bleiben. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Spielfahrzeuge sind die hohe
Witterungsstabilität, gute thermische Beständigkeit, hohe Vergilbungsbeständig
keit bei UV-Bestrahlung und thermischer Belastung, gute Spannungsrißbestän
digkeit, insbesondere bei Einwirkung von Chemikalien, und ein gutes anti
elektrostatisches Verhalten. Zudem weisen sie eine hohe Farbstabilität auf,
beispielsweise auch infolge der hervorragenden Beständigkeit gegen Vergilben
und Verspröden. Die erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge aus den erfindungs
gemäß verwendeten thermoplastischen Formmassen zeigen sowohl bei tiefen
Temperaturen wie auch nach längerer Wärmeeinwirkung keinen signifikanten
Verlust an Zähigkeit bzw. Schlagzähigkeit, die auch bei der Belastung durch
UV-Strahlen erhalten bleibt. Auch die Zugfestigkeit bleibt erhalten. Zudem
zeigen sie ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Steifigkeit und Zähigkeit.
Es ist möglich, zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge gemäß
der vorliegenden Erfindung bereits verwendete thermoplastischen Formmassen
wiederzuverwerten. Aufgrund der hohen Farbstabilität, Witterungsbeständigkeit
und Alterungsbeständigkeit sind die erfindungsgemäß verwendeten Formmas
sen sehr gut geeignet für die Wiederverwendung. Dabei kann der Anteil an
wiederverwendeter (recyclierter) Formmasse hoch sein. Bei Verwendung von
beispielsweise 30 Gew.-% bereits verwendeter Formmasse, die in gemahlener
Form den erfindungsgemäß verwendeten Formmassen beigemischt wurde, än
derten sich die relevanten Materialeigeschaften wie Fließfähigkeit, Vicat-
Erweichungstemperatur und Schlagzähigkeit der Formmassen und der daraus
hergestellten erfindungsgemäßen Spielfahrzeuge nicht signifikant. Ähnliche Er
gebnisse wurden bei der Untersuchung der Witterungsbeständigkeit erhalten.
Die Schlagzähigkeit war auch bei Verwendung von wiederverwerteten ther
moplastischen Formmassen über lange Zeit konstant, siehe Lindenschmidt,
Ruppmich, Hoven-Nievelstein, International Body Engineering Conference,
21.-23. September 1993, Detroit, Michigan, USA, Interior and Exterior
Systems, Seiten 61 bis 64. Auch die Vergilbungsbeständigkeit blieb erhalten.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
(a1) 16 Teile Butylacrylat und 0,4 Teile Tricyclodecenylacrylat wurden
in 150 Teilen Wasser unter Zusatz von einem Teil des Natriumsal
zes einer C₁₂- bis C₁₈-Paraffinsulfonsäure, 0,3 Teilen Kaliumper
sulfat, 0,3 Teilen Natriumhydrogencarbonat und 0,15 Teilen Natri
umpyrophosphat unter Rühren auf 60°C erwärmt. 10 Minuten nach
dem Anspringen der Polymerisationsreaktion wurde innerhalb von
3 Stunden eine Mischung aus 82 Teilen Butylacrylat und 1,6 Tei
len Tricyclodecenylacrylat zugegeben. Nach Beendigung der Mono
merzugabe wurde noch eine Stunde nachreagieren gelassen. Der er
haltene Latex des vernetzten Butylacrylat-Polymerisats hatte einen
Feststoffgehalt von 40 Gew.-%. Die mittlere Teilchengröße (Ge
wichtsmittel) wurde zu 76 nm ermittelt. Die Teilchengrößenver
teilung war eng (Quotient Q = 0,29).
(a2) 150 Teile des nach (a1) erhaltenen Polybutylacrylat-Latex wurden
mit 40 Teilen einer Mischung aus Styrol und Acrylnitril (Gewichts
verhältnis 75 : 25) und 60 Teilen Wasser gemischt und unter Rüh
ren nach Zusatz von weiteren 0,03 Teilen Kaliumpersulfat und
0,05 Teilen Lauroylperoxid 4 Stunden auf 65°C erhitzt. Nach
Beendigung der Pfropfmischpolymerisation wurde das Polymerisa
tionsprodukt mittels Calciumchloridlösung bei 95°C aus der Disper
sion gefällt, mit Wasser gewaschen und im warmen Luftstrom ge
trocknet. Der Pfropfgrad des Pfropfmischpolymerisats betrug 35%.
(a1) Zu einer Vorlage aus 2,5 Teilen des in der Stufe (a1) aus Beispiel
1 hergestellten Latex wurden nach Zugabe von 50 Teilen Wasser
und 0,1 Teil Kaliumpersulfat im Verlauf von 3 Stunden einerseits
eine Mischung aus 49 Teilen Butylacrylat und 1 Teil Tricyclode
cenylacrylat und andererseits eine Lösung von 0,5 Teilen des
20 Natriumsalzes einer C₁₂- bis C₁₈-Paraffinsulfonsäure in 25 Teilen
Wasser bei 60°C zulaufen gelassen. Nach Zulaufende wurde 2
Stunden nachpolymerisiert. Der erhaltene Latex des vernetzten Bu
tylacrylat-Polymerisats hatte einen Feststoffgehalt von 40%. Die
mittlere Teilchengröße (Gewichtsmittel des Latex) wurde zu 288 nm
ermittelt. Die Teilchengrößenverteilung war eng (Q = 0,1).
(a2) 150 Teile dieses Latex wurden mit 40 Teilen einer Mischung aus
Styrol und Acrylnitril (Verhältnis 75 : 25) und 110 Teilen Wasser
gemischt und unter Rühren nach Zusatz von weiteren 0,03 Teilen
30 Kaliumpersulfat und 0,05 Teilen Lauroylperoxid 4 Stunden auf
65°C erhitzt. Das bei der Pfropfmischpolymerisation erhaltene Poly
merisationsprodukt wurde dann mittels einer Calciumchloridlösung
bei 95°C aus der Dispersion ausgefällt, abgetrennt, mit Wasser
gewaschen und im warmen Luftstrom getrocknet. Der Pfropfgrad
des Pfropfmischpolymerisats wurde zu 27% ermittelt.
(a1) 16 Teile Butylacrylat und 0,4 Teile Tricyclodecenylacrylat wurden
in 150 Teilen Wasser unter Zusatz von 0,5 Teilen des Natriumsal
zes einer C₁₂- bis C₁₈-Paraffinsulfonsäure, 0,3 Teilen Kaliumper
sulfat, 0,3 Teilen Natriumhydrogencarbonat und 0,15 Teilen Natri
umpyrophosphat unter Rühren auf 60°C erwärmt. 10 Minuten nach
dem Anspringen der Polymerisationsreaktion wurden innerhalb von
3 Stunden eine Mischung aus 82 Teilen Butylacrylat und 1,6 Tei
len Tricyclodecenylacrylat zugegeben. Nach Beendigung der Mono
merzugabe wurde noch eine Stunde nachreagieren gelassen. Der er
haltene Latex des vernetzten Butylacrylat-Polymerisats hatten einen
Feststoffgehalt von 40 Gew.-%. Die mittlere Teilchengröße (Ge
wichtsmittel) wurde zu 216 nm ermittelt. Die Teilchengrößenver
teilung war eng (Q = 0,29).
(a2) 150 Teile des nach (a1) erhaltenen Polybutylacrylat-Latex wurden
mit 20 Teilen Styrol und 60 Teilen Wasser gemischt und unter
Rühren nach Zusatz von weiteren 0,03 Teilen Kaliumpersulfat und
0,05 Teilen Lauroylperoxid 3 Stunden auf 65°C erhitzt. Nach Be
endigung der ersten Stufe der Pfropfmischpolymerisation hatte das
Pfropfmischpolymerisat einen Pfropfgrad von 17%. Diese Pfropf
mischpolymerisatdispersion wurde ohne weitere Zusatzstoffe mit 20
Teilen einer Mischung aus Styrol und Acrylnitril (Verhältnis 75 : 25)
weitere 3 Stunden polymerisiert. Nach Beendigung der Pfropf
mischpolymerisation wurde das Produkt mittels Calciumchloridlösung
bei 95°C aus der Dispersion gefällt, mit Wasser gewaschen und
im warmen Luftstrom getrocknet. Der Pfropfgrad des Pfropfmisch
polymerisats betrug 35%, die mittlere Teilchengröße der Latexteil
chen wurde zu 238 nm ermittelt.
(a1) Zu einer Vorlage aus 2,5 Teilen des in Beispiel 3 (Komponente
A) hergestellten Latex wurden nach Zugabe von 50 Teilen Wasser
und 0,1 Teil Kaliumpersulfat im Verlauf von 3 Stunden einerseits
eine Mischung aus 49 Teilen Butylacrylat und 1 Teil Tricyclode
cenylacrylat und andererseits eine Lösung von 0,5 Teilen des Na
triumsalzes einer C₁₂- bis C₁₈-Paraffinsulfonsäure in 25 Teilen
Wasser bei 60°C zulaufen gelassen. Nach Zulaufende wurde 2
Stunden nachpolymerisiert. Der erhaltene Latex des vernetzten
Butylacrylat-Polymerisats hatte einen Feststoffgehalt von 40%. Die
mittlere Teilchengröße (Gewichtsmittel) des Latex wurde zu 410
nm ermittelt. Die Teilchengrößenverteilung war eng (Q = 0,1).
(a2) 150 Teile des nach (a1) erhaltenen Polybutylacrylat-Latex wurden
mit 20 Teilen Styrol und 60 Teilen Wasser gemischt und unter
Rühren nach Zusatz von weiteren 0,03 Teilen Kaliumpersulfat und
0,05 Teilen Lauroylperoxid 3 Stunden auf 65°C erhitzt. Die bei
dieser Pfropfmischpolymerisation erhaltene Dispersion wurde dann
mit 20 Teilen eines Gemisches aus Styrol und Acrylnitril im Ver
hältnis 75 : 25 weitere 4 Stunden polymerisiert. Das Reaktions
produkt wurde dann mittels einer Calciumchloridlösung bei 95°C
aus der Dispersion ausgefällt, abgetrennt, mit Wasser gewaschen
und im warmen Luftstrom getrocknet. Der Pfropfgrad des Pfropf
mischpolymerisats wurde zu 35% ermittelt, die mittlere Teilchen
größe der Latexteilchen betrug 490 nm.
(a1) 98 Teile Acrylsäurebutylester und 2 Teile Tricyclodecenylacrylat
wurden in 154 Teilen Wasser unter Zusatz von 2 Teilen Dioctyl
sulfosuccinatnatrium (70%ig) als Emulgator und 0,5 Teilen Kalium
persulfat unter Rühren 3 Stunden bei 65°C polymerisiert. Man er
hielt eine etwa 40%ige Dispersion. Die mittlere Teilchengröße des
Latex war etwa 100 nm.
Zu einer Vorlage aus 2,5 Teilen dieses Latex, 400 Teilen Wasser
sowie 0,5 Teilen Kaliumpersulfat wurde bei 65°C eine Mischung
von 49 Teilen Acrylsäurebutylester, 1 Teil Tricyclodecenylacrylat
und 0,38 Teilen des Emulgators innerhalb von 1 Stunde zugegeben.
Im Verlauf einer weiteren Stunde fügte man eine Mischung von 49
Teilen Acrylsäurebutylester, 1 Teil Tricyclodecenylacrylat und 0,76
Teilen Emulgator zu. Nach Zugabe von 1 Teil Kaliumpersulfat in
40 Teilen Wasser wurde schließlich innerhalb von 2 Stunden eine
Mischung aus 196 Teilen Acrylsäurebutylester, 4 Teilen Tricyclode
cenylacrylat sowie 1,52 Teilen des Emulgators zugetropft. Die
Polymerisatmischung wurde anschließend noch 2 Stunden bei 65°C
nachpolymerisiert. Man erhielt eine etwa 40%ige Dispersion mit
einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 500 nm.
Gab man statt insgesamt 300 Teilen an Monomeren nur 100 Teile zu, so erhielt man einen Latex mit einem mittleren Teilchendurch messer von etwa 300 nm.
Gab man statt insgesamt 300 Teilen an Monomeren nur 100 Teile zu, so erhielt man einen Latex mit einem mittleren Teilchendurch messer von etwa 300 nm.
(a2) 465 Teile Styrol und 200 Teile Acrylnitril wurden in Gegenwart
von 2500 Teilen des Polymerisatlatex nach (a1) mit der mittleren
Teilchengröße 0,1 bzw. 0,3 bzw. 0,5 µ, 2 Teilen Kaliumsulfat,
1,33 Teilen Laurylperoxid und 1005 Teilen Wasser unter Rühren
bei 60°C polymerisiert. Man erhielt eine 40%ige Dispersion, aus
der das Festprodukt durch Zusatz einer 0,5%igen Calciumchloridlö
sung ausgefällt, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde.
Ein Monomeren-Gemisch aus Styrol und Acrylnitril wurde unter üblichen
Bedingungen in Lösung polymerisiert. Das erhaltene Styrol/Acrylnitril-Copoly
merisat hatte einen Acrylnitril-Gehalt von 35 Gew.-%, bezogen auf das Co
polymerisat, und eine Viskositätszahl von 80 ml/g.
Ein Monomeren-Gemisch aus Styrol und Acrylnitril wurde unter üblichen
Bedingungen in Lösung polymerisiert. Das erhaltene Styrol/Acrylnitril-Copoly
merisat hatte einen Acrylnitril-Gehalt von 35 Gew.-%, bezogen auf das Co
polymerisat, und eine Viskositätszahl von 60 ml/g.
Als Vergleichspolymerisat wurde ein Polyethylen hoher Dichte verwendet,
das leicht fließend ist. MVR 190/2,16 = 0,265 ml/10 min; MVR 190/5,0
= 1,3 ml/10 min; [MVR: Melt Volume Rate, Schmelzvolumenrate]. Es ist
verarbeitbar nach dem Blasformverfahren.
Als Vergleichspolymerisat wurde weiterhin ein hochmolekulares Polyethylen
verwendet, das eine hohe Dichte aufwies. Es wird insbesondere für die Her
stellung größerer Teile nach dem Blasformverfahren verwendet.
MVR 190/2,16 = 0,1 ml/10 min
MVR 190/5,0 = 0,3 ml/10 min
MVR 190/2,16 = 0,1 ml/10 min
MVR 190/5,0 = 0,3 ml/10 min
Als Vergleichspolymerisat wurde ein Polybutadien-Kautschuk verwendet, der
gepfropft war mit einem Styrol-Acrylnitril-Copolymer als Komponente (A),
die in einer Styrol-Acrylnitril-Copolymer-Matrix als Komponente (B) vorlag.
Der Gehalt an Pfropfkautschuk betrug 23 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt
gewicht des fertigen Polymerisats.
Entsprechend den Angaben in der nachstehenden Tabelle 1 werden die ange
gebenen Mengen der entsprechenden Polymerisate (A) und (B) bzw. der
Vergleichsmassen in einem Schneckenextruder bei einer Temperatur von
200°C-230°C gemischt. Aus den dadurch gebildeten Formmassen wurden
Probekörper hergestellt unter den in der DIN-Norm 16777 beschriebenen Be
dingungen. Für die Freibewitterungsuntersuchungen hatten die Probekörper
die Ausmaße 60 mm Durchmesser × 2 mm Dicke. Für die Schlagzähigkeit
nach ISO 8256 wurden 80 × 10 × 4 mm Probekörper mit Doppel-V-Kerbe
verwendet.
Die UV-ausgerüsteten Formmassen enthielten 0,5 Gew.-% eines HALS-Stabi
lisators (Tinuvin® 770) und 0,5 Gew.-% eines UV-Absorbers (Tinuvin® P).
Für die in der Tabelle angegebenen Formmassen wurden Freibewitterungsver
suche durchgeführt. Dabei wurde der Gelbwert nach 0, 500, 1000, 2500 Son
nenstunden gemäß DIN-6167 bestimmt. Die Durchstoßarbeit wurde nach ISO-
6603-2 bestimmt.
Zudem wurde der Glanz bestimmt in Anlehnung an DIN 67 530 unter 45°.
Weiterhin wurden der Zug-E-Modul nach DIN 53 457, die Zug-Kerbschlag
zähigkeit nach ISO 8256 und die Charpy-Kerbschlagzähigkeit nach ISO
179/1eA bestimmt.
Aus den Ergebnissen der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß die erfin
dungsgemäßen Formmassen einen wesentlich niedrigeren Gelbwert, eine we
sentlich höhere Durchstoßarbeit und ein wesentlich höheren Glanz nach der
Freibewitterung aufweisen. Zudem weisen sie einen wesentlich höheren Zug-
E-Modul auf und eine höhere Charpy-Kerbschlag-Zähigkeit.
Die erfindungsgemäßen Formmassen sind somit vorteilhaft verwendbar für
die Herstellung von Spielfahrzeugen für Kinder.
Claims (14)
1. Verwendung einer von ABS verschiedenen thermoplastischen Formmasse,
enthaltend, bezogen auf die Summe der Mengen der Komponenten A
und B, und ggf. C und/oder D, die insgesamt 100 Gew.-% ergibt,
a: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 15-60 Gew.-%, insbesondere 25 -50 Gew.-%, eines teilchenförmigen Emulsionspolymeri sats mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C und einer mittleren Teilchengröße von 50-1000 nm, vorzugsweise 50-500 nm als Komponente A,
b: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 40-85 Gew.-%, insbesondere 50-75 Gew.-%, mindestens eines amorphen oder teilkristalli nen Polymerisats als Komponente B,
c: 0-50 Gew.-% Polycarbonate als Komponente C, und 0-50 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder de ren Gemische als Komponente D
zur Herstellung von Spielfahrzeugen für Kinder und Teilen der Spiel fahrzeuge.
a: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 15-60 Gew.-%, insbesondere 25 -50 Gew.-%, eines teilchenförmigen Emulsionspolymeri sats mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C und einer mittleren Teilchengröße von 50-1000 nm, vorzugsweise 50-500 nm als Komponente A,
b: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 40-85 Gew.-%, insbesondere 50-75 Gew.-%, mindestens eines amorphen oder teilkristalli nen Polymerisats als Komponente B,
c: 0-50 Gew.-% Polycarbonate als Komponente C, und 0-50 Gew.-% faser- oder teilchenförmige Füllstoffe oder de ren Gemische als Komponente D
zur Herstellung von Spielfahrzeugen für Kinder und Teilen der Spiel fahrzeuge.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei
der Komponente A um ein Pfropfcopolymerisat handelt aus
a1: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 55-80 Gew.-%, insbesondere 55-65 Gew.-%, einer teilchenförmigen Pfropfgrundlage A1 mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C,
a2: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 20-45 Gew.-%, insbesondere 35-45 Gew.-%, einer Pfropfauflage A2 aus den Monomeren, bezogen auf A2,
a21: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 65-85 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines substituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente A21 und
a22: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15-35 Gew.-%, Einheiten ei nes ethylenisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente A22,
wobei die Pfropfauflage A2 aus mindestens einer Pfropfhülle besteht und das Pfropfcopolymerisat A eine mittlere Teilchengröße von 50-1000 nm, vorzugsweise 50-500 nm hat.
a1: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 55-80 Gew.-%, insbesondere 55-65 Gew.-%, einer teilchenförmigen Pfropfgrundlage A1 mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C,
a2: 1-99 Gew.-%, vorzugsweise 20-45 Gew.-%, insbesondere 35-45 Gew.-%, einer Pfropfauflage A2 aus den Monomeren, bezogen auf A2,
a21: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 65-85 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines substituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente A21 und
a22: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15-35 Gew.-%, Einheiten ei nes ethylenisch ungesättigten Monomeren, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente A22,
wobei die Pfropfauflage A2 aus mindestens einer Pfropfhülle besteht und das Pfropfcopolymerisat A eine mittlere Teilchengröße von 50-1000 nm, vorzugsweise 50-500 nm hat.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei der Komponente B um ein Copolymerisat handelt aus
b1: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines substituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente B1,
b2: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30-40 Gew.-%, Einheiten ei nes ethylenisch ungesättigten Monomers, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente B2.
b1: 40-100 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise des Styrols, eines substituierten Styrols oder eines (Meth)acrylsäureesters oder deren Gemische, insbesondere des Styrols und/oder α-Methylstyrols als Komponente B1,
b2: bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30-40 Gew.-%, Einheiten ei nes ethylenisch ungesättigten Monomers, vorzugsweise des Acrylnitrils oder Methacrylnitrils, insbesondere des Acrylnitrils als Komponente B2.
4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formmasse als teilchenförmiges Mikroemulsionspolymerisat A einen
Acrylat-, EP-, EPDM- oder Siliconkautschuk enthält.
5. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formmasse als teilchenförmige Pfropfgrundlage A1 einen Acrylat-, EP-,
EPDM- oder Siliconkautschuk enthält.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kom
ponente A1 besteht aus den Monomeren
a11: 80-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 95-99,9 Gew.-%, eines C1-8-Alkylesters der Acrylsäure, vorzugsweise n-Butylacrylat und/oder Ethylhexylacrylat als Komponente A11,
a12: 0,01-20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5,0 Gew.-%, minde stens eines polyfunktionellen vernetzenden Monomeren, vor zugsweise Diallylphthalat und/oder DCPA als Komponente A12.
a11: 80-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 95-99,9 Gew.-%, eines C1-8-Alkylesters der Acrylsäure, vorzugsweise n-Butylacrylat und/oder Ethylhexylacrylat als Komponente A11,
a12: 0,01-20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5,0 Gew.-%, minde stens eines polyfunktionellen vernetzenden Monomeren, vor zugsweise Diallylphthalat und/oder DCPA als Komponente A12.
7. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Teilchengrößenverteilung der Komponente A bimodal
ist, wobei 60-90 Gew.-% eine mittlere Teilchengröße von 50-200
nm und 10-40 Gew.-% eine mittlere Teilchengröße von 50-400 nm
aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente A.
8. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spielfahrzeuge eine Sitzfläche für das Kind aufweisen.
9. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Spielfahrzeug durch Muskelkraft angetrieben wird.
10. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß es sich bei dem Spielfahrzeug um einen Roller, ein Drei
rad, ein Gocart, einen Traktor oder ein anderes Landfahrzeugmodell
handelt.
11. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Außenhülle des Spielfahrzeugs aus der thermoplasti
schen Formmasse besteht.
12. Spielfahrzeuge für Kinder und Teile der Spielfahrzeuge aus einer ther
moplastischen Formmasse, wie sie in einem der Verwendungsansprüche
1 bis 7 definiert ist.
13. Spielfahrzeuge für Kinder und Teile der Spielfahrzeuge, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie einen makroskopischen Füllkörper, vorzugsweise
aus geschäumtem Polymerisat aufweisen, der auf den Oberflächen zu
mindest teilweise mit einer thermoplastischen Formmasse belegt ist, wie
sie in einem der Verwendungsansprüche definiert ist.
14. Spielfahrzeuge für Kinder und Teile der Spielfahrzeuge, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie eine Sitzfläche für das Kind aufweisen und/oder
durch Muskelkraft angetrieben werden und/oder Roller, Dreiräder,
Gocarts, Traktoren oder sonstige Landfahrzeugmodelle sind.
Priority Applications (2)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2000020509A1 (de) * | 1998-10-07 | 2000-04-13 | Basf Aktiengesellschaft | Sportartikel aus polycarbonatmischungen |
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DE19846251A1 (de) * | 1998-10-07 | 2000-04-13 | Basf Ag | Spielgeräte für den Außenbereich |
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DE4234296A1 (de) * | 1992-10-12 | 1994-04-14 | Basf Ag | Thermoplastische Formmasse |
DE4242485A1 (de) * | 1992-12-16 | 1994-06-23 | Basf Ag | Teilchenförmiges Pfropfpolymerisat und hieraus erhaltene thermoplastische Formmasse |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO1998004329A1 (de) | 1998-02-05 |
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8130 | Withdrawal |