DE19653178A1

DE19653178A1 - Thermoplastisch verarbeitbare Formmasse, Verfahren zur Herstellung der Formmasse und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE19653178A1
Application number: DE19653178A
Authority: DE
Inventors: Eduard Dr Sc Nat Schmid; Ivano Laudonia; David Jarvis; Etienne Aepli; Gion Antoni Tuor
Original assignee: EMS Inventa AG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung; Uhde Inventa Fischer AG
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-06-25
Also published as: JPH10176107A; DE59709006D1; US5958283A; EP0849746A1; EP0849746B1

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoplastisch verarbeitbare Formmasse für Magnetwerkstoffe Sie betrifft insbesondere eine Formmasse aus thermoplastischen Polyamiden und einem darin homogen verteilten Füllstoff, welcher dauermagnetisch oder magnetisierbar ist.

Thermoplastisch verarbeitbare Formmassen mit einem hohen Volumenanteil an magneti sierbarem oder dauermagnetischem Füllstoff und einer Thermoplast-Matrix sind bekannt. Wichtige Füllstoffe sind dabei Seltenerdmetallverbindungen wie Nd/Fe/B in Polyamiden, wie Nylon-6, -11 und -12 oder Polyphenylensulfid oder auch Polybutylenterephthalat, als Matrix.

Zur Erzielung guter magnetischer Werte ist ein Volumenanteil von über 30%, insbesondere von 50 und mehr % an magnetischem bzw. magnetisierbarem Füllstoff notwendig. Dies be reitet in der Praxis erhebliche Probleme, so daß in der Patentliteratur viele Lösungsansätze vorgeschlagen sind.

Für technische Einsatzgebiete z. B. im Motorraum von Fahrzeugen, sind aber auch die Ma trixeigenschaften von großer Bedeutung.

Dafür werden insbesondere Matrixmaterialien mit guter Temperaturbeständigkeit und Me thoden zur hinreichenden Durchmischung mit dem Magnetfüllstoff gesucht. Solche Methoden sind aufwendig und teuer und berücksichtigen Umweltaspekte nur ungenügend.

Insbesondere bei den Nd/Fe/B-Verbindungen, den sogenannten Neodymiumtypen, kommt das Problem der Korrosion dazu. Die metallischen Neodymiumteilchen korrodieren unter der Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff. Diese Reaktion kann sogar spontan ab laufen und zu Selbstentzündung führen.

Es sind daher, insbesondere in der Patentliteratur, viele Methoden aufgeführt, um die Korrosion der Neodymiumpartikel, insbesondere mittels einer Schutzschicht (Coat), zu verzögern bzw. zu verhindern, die Matrix über spezielle Zusätze, wie Esterverbindungen oder Amidverbindungen von Fettsäuren fließfähig und benetzungsaktiv zu modifizieren, die Matrix in eine Form zu bringen, die einen hohen Füllgrad ermöglicht, wie z. B. Feinmah lung der Matrix oder Lösen der Matrix und Beschichten der Magnetteilchen mit anschlie ßendem Verdampfen des Lösemittels, eine Matrix mit speziellen Eigenschaften, wie z. B. guter Chemikalienbeständigkeit, bereitzu stellen.

JP 04257203-A beinhaltet z. B. magnetisierbare Neodymiumteilchen, speziell beschichtet und mit Haftmittel gecoatet, in einer PA-12 Matrix, die Magnesiumstearat als inneres Gleit mittel enthält.

JP J03270201-A beschreibt Magnetpulver, wie Ba- und Sr-Ferrit in linearem Polyamid, wie Nylon-6, -66, -610, -11 und -12 als Matrix, welche Bishydroxicarbonsäureamide zur Verbes serung die Verarbeitbarkeit mitenthalten.

US 4,462,919 beschreibt das Aufbringen einer Beschichtung auf ferromagnetisches Samari um/Cobalt, das dann in einen Thermoplasten, wie z. B. Polyamid-12, eingearbeitet wird.

DE-OS 27 36 642 beschreibt die Zugabe von Thermoplast zu oxidationsempfindlichem Mag netmaterial über eine Lösung unter Schutzgas.

In DE 44 20 318 C2 sind Zusammensetzungen beschrieben, die teilaromatische Thermopla ste der Art Polyester und Polyamid und dauermagnetische und/oder ferromagnetische, me tallhaltige Verbindungen enthalten.

Mit einer Ausnahme handelt es sich bei den thermoplastischen Verbindungen um Polyester, insbesondere Polybutylenterephthalat, das rein oder als Polymerlegierung vorliegt. Im Bei spiel 3 wird ein als Polyterephthalsäurehexamethylendiamid bezeichnetes Polymer verwen det und mit einem Schmelzpunkt von 236°C beschrieben. Der tiefe Schmelzpunkt zeigt je doch, daß es sich um ein stark modifiziertes Produkt handeln muß, denn alle gebräuchli chen teilaromatischen Polyamide (Polyaramide) schmelzen bei einer Temperatur von ca. 300°C und darüber. Teilaromatisches Polyamid nach der Lehre dieser Patentschrift läßt sich beispielhaft dann einsetzen, wenn es so modifiziert vorliegt, so daß sein Schmelzpunkt, wie in Anwendungsbeispiel 3 mit 236°C beschrieben, deutlich herabgesetzt ist.

Wie bereits dargelegt und in DE 44 20 318 C2 bestätigt lassen sich die hochwertigen aro matischen bzw. teilaromatischen Thermoplaste als Matrix für Magnetwerkstoffe nur über teure, bzw. wenig umweltverträgliche Prozesse, wie z. B. durch Feinmahlung bzw. Anwen dung in Form einer Lösung, einsetzen.

Es ist insbesondere schwierig, thermoplastisch verarbeitbare Magnetwerkstoffe mit einem hohen Füllgrad, insbesondere von über 50 Vol.% an magnetischer oder magnetisierbarer Metall-Verbindung in einer Matrix aus teilaromatischem Polyamid mit einem Schmelzpunkt von über 300°C herzustellen und zu verarbeiten.

Gefordert sind somit thermoplastisch umformbare Magnetwerkstoffe mit einer Matrix aus formstabilem, hydrolyse- und chemikalienbeständigen Polyamid von hoher Steifigkeit und einem hohen Schmelzpunkt, gefüllt mit einem hohen Volumenanteil, insbesondere von über 50%, an magnetischer oder magnetisierbarer Metall-Legierung und/oder Metallverbindung, die sich gut im Spritzgußverfahren verarbeiten lassen und formstabile magnetische bzw. magnetisierbare Formkörper ergeben.

Gefordert sind ferner auf der Basis von thermoplastisch verarbeitbaren Polymermassen her gestellte Magnetwerkstoff-Formteile für spezielle Anwendungen, z. B. in Elektromotoren, für Funktionen im Automobil oder der Unterhaltungselektronik, insbesondere wenn die Dauer gebrauchstemperatur bei 100°C oder auch darüber liegt und kurzzeitig auch Temperatur spitzen von 200°C erreicht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Forderungen zu erfüllen und die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die thermoplastisch verarbeitbare Formmasse gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, durch das Verfahren zur Herstellung der Formmasse gemäß Anspruch 15 und durch die Verwendung der thermoplastisch verarbeit baren Formmasse zur Herstellung von magnetischen oder magnetisierbaren Formteilen nach Anspruch 20.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Formmasse, bestehend aus einem Blend

a) aus mindestens einem teilaromatischen und mindestens einem aliphatischen Polyamid als Matrix, welche mindestens eine dauermagnetische oder magnetisierbare Verbindung
b) als Füllstoff in homoger Verteilung enthält.

Matrizes aus

a1) 70-99 Gew.-% eines teilaromatischen Polyamids mit einem Schmelzpunkt von mehr als 280°C und
a2) 1-30 Gew.-% eines aliphatischen Polyamids mit mindestens 10 -CH₂-Gruppen pro -CONH-Gruppe, und
a3) 0 bis 10 Gew.-% an eigenschaftsrelevanten und/oder verarbeitungsbedingten Additiven,

wobei die Summe der Matrixkomponenten a1) bis a3) 100 Gew.-% beträgt sind dafür bevorzugt insbesondere wenn ihre Polyamid-Kettenenden einen Überschuß an NH₂

-Gruppen aufweisen.

Weil die Polyaramide a1) üblicherweise im Endgruppen-Gleichgewicht sind, kann der NH₂-End gruppen-Überschuß in der Matrix durch das aliphatische Polyamid a2) allein erreicht werden.

In der Mischung bilden die beiden Polyamide a1) und a2) bevorzugt zwei Phasen.

In besonders bevorzugten Varianten besteht die Matrix aus 80 bis 97 Gew.-% teilaromatischem Polyamid a1) und 3 bis 20 Gew.-% aliphatischem Polyamid a2).

Die teilaromatischen Polyamide der erfindungsgemäßen Formmasse zeichnen sich dadurch aus, daß ein hoher Anteil der Dicarbonsäurekomponente aromatische Säuren, insbesondere Terephthalsäure, aber auch Isophthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure sind. Daneben ist ein Anteil unter 50 Mol%, bezogen auf den gesamten Säureanteil, an aliphati schen Dicarbonsäuren, von denen Adipinsäure bevorzugt ist, vorteilhaft. Die Aminkomponente ist bevorzugt aliphatisch, wobei Hexamethylendiamin das bevorzugte Diamin ist. Auch Capro lactam wird oft als Comonomeres mitverwendet.

Da die kristallisationsfähigen, teilaromatischen Polyamiden deren Aminkomponente Hexame thylendiamin und deren Säurekomponente ausschließlich aromatische Dicarbonsäure, wie z. B. Terephthalsäure, ist, Schmelzpunkte deutlich über 300°C besitzen und außerordentlich hohe Schmelzviskositäten aufweisen, werden die Comonomere zwingend mitverwendet um die Eigenschaften gezielt zu verändern, insbesondere den Schmelzpunkt herabzusetzen und die thermoplastische Verarbeitung zu ermöglichen. Marktgängige teilaromatische Polyamide sind z. B. die Ultramid®-T-Typen der Firma BASF, Ludwigshafen (D), die Amodel®-Typen der Firma Amoco, Chicago (USA), die Zytel® HTN, Polyamide der Firma Du Pont, Wilmington (USA), die Arlen® Produkte von Mitsui Sekka, Tokio (J) sowie die Grivory® HT-Polyamide der Firma EMS-CHEMIE AG, Domat/Ems (CH).

Teilaromatische Polyamide a1) im Sinne der Erfindung sind teilkristalline Produkte mit einem Schmelzpunkt, der über 280°C, bevorzugt über 300°C und speziell bevorzugt im Bereich zwi schen 310 bis 320°C liegt. Die Bezeichnung Polyaramide ist ein Oberbegriff für diese Klasse von Polyamiden.

Ein bevorzugtes und für technische Anwendungen gut geeignetes, und in der Folge als "Polyamid T" bezeichnetes Copolyamid besteht aus 55 Gew.-% Hexamethylenterephthalat- und 45 Gew.-% Hexamethylenadipat-Einheiten und schmilzt bei 310 bis 315°C.

Aliphatische Polyamide a2) im Sinne der Erfindung sind z. B. Polyamid 11 und 12, die Polyami de 1012, 1210 und 1212 sowie Copolyamide, die dimerisierte Fettsäuren mit 36 bis 44 C- Atomen mitenthalten und einen Schmelzpunkt oberhalb von 170°C aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn diese aliphatischen Polyamide mehr NH₂-Endgruppen als COOH-Endgruppen besitzen. Speziell bevorzugt sind hochfließfähige aliphatische Polyamide und Copolyamide, die z. B. 50-200 µAeq./g Amino-Endgruppen und 2-30 µAeq./g Carboxyl-Endgruppen besit zen.

Die erfindungsgemäße Formmasse enthält mindestens 30 Vol.% einer dauerhaft magneti schen bzw. magnetisierbaren Metallverbindung und/oder Legierung als homogen verteilten feinteiligen Füllstoff b).

In bevorzugten Produktvarianten beträgt dieser Füllstoffanteil mindestens 45 Vol.% und ganz besonders vorteilhaft sogar mindestens 55 Vol.% der gesamten Formmasse. Als Füllstoffe sind Metalle oder Legierungen, insbesondere Seltenerdmetallpulver (inklusive Yttrium) des Typs Seltenerdmetall/Eisen/Bor bevorzugt, wobei Nd/Fe/B, auch als "Neodymium" bezeichnet, ganz besonders bevorzugt ist. Vorteilhaft sind auch die für Mag netwerkstoffe bekannten Legierungen Samarium/Cobalt und Samarium/Thulium, Feinte wie Barium- und Strontiumferrit, sowie Carbonyleisenpulver. Geeignete Metallpulver sind z. B. be schrieben im Firmenprospekt DR 9632 MAG der Firma Delco Remy, Anderson, IN 46013, USA und tragen die Bezeichnung Magnequench® Products.

Hochwertige Magnetprodukte sind insbesondere Nd/Fe/B; SmTm, z. B. Sm₂ Tm₁₇; SmCo, z. B. SmCo₅. Prinzipiell kommen aber alle magnetischen und/oder magnetisierbaren Metallpulver und Metallverbindungen in Frage. Dabei ist es vorteilhaft, aber nicht erforderlich, daß sie ge coatet sind. Geeignete Coats für Ferrite sind Stand der Technik.

Die Matrix der erfindungsgemäßen Formmasse enthält vorteilhaft zusätzlich bis zu 10 Gew.-% an verarbeitungs- und/oder eigenschaftsrelevanten Additiven a3), um ihren Einsatzbereich zu erweitern.

Es sind dies insbesondere Stabilisatoren z. B. Hitzestabilisatoren, wie sterisch gehinderte Phe nole, Sulfidderivate oder aromatische Amine. Beispiele dazu sind Irganox® 1098, Irganox® 1076, Irganox® 245 oder Irganox® 1010 als Phenolderivate und Irganox® PS800 als Sulfidde rivat. Hersteller dieser Produkte ist Ciba-Geigy, Basel. Ein Beispiel für ein geeignetes, aromati sches Amin ist Naugard® 445 der Firma Uniroyal, Herstal, Belgien.

Weitere vorteilhafte Additive sind Verarbeitungshilfsmittel, wie Metallstearate, partielle Glyceri nester, Fettsäureester und Fettsäureamide und insbesondere Alkylamine, die mindestens eine primäre Aminogruppe tragen und/oder solche der Formel I,

R-(HN-CH₂CH₂CH₂)_n-NH₂ (I)

in der n = 1 bis 3 und R ein C12 bis C44-Alkylrest ist, der auch Heteroatome enthalten kann. Sie sind bevorzugt in Anteilen von 0,1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Matrix, ent halten.

Beispiele für solche Verarbeitungshilfsmittel, welche besonders auch die Verarbeitbarkeit im Spritzguß verbessern, sind z. B. Calciumstearat, Magnesiumstearat, Äthylenbisstearamid, Stearylstearat, Glycerinmonostearat und insbesondere Amine, wie N-Hexadecylamin, und Diamine, bei denen eine Aminofunktion sekundär ist.

Beispiele solcher Diamine, die sich von den entsprechenden Naturprodukten ableiten, mit dem Markennamen Duomeen® von der Fa. AKZO sind N-Coco-1.3-diaminopropan mit dem Coco-Rest (C₈ bis C₁₈ mit 50% C₁₂) und N-Talk-1.3-diaminopropan mit dem Talk-Rest (hauptsächlich C₁₈).

Ferner können alle nicht-oxidierend wirkenden Zusatzstoffe, wie sie für thermoplastisch ver arbeitbaren Polyamidformmassen Verwendung finden, mitverwendet werden, wie z. B. Wachse, Lichtstabilisatoren und Oxidationsschutzmittel, wie Phosphite. Diese Aufzählung kann entsprechend dem bekannten Stand der Technik beliebig erweitert werden.

Von besonderem Vorteil ist die korrosionshemmende Wirkung der aminhaltigen Schmelze der erfindungsgemäßen Formmasse gegenüber Metallverbindungen und Legierungen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmasse ist besonders vorteilhaft und einfach. Es werden keine speziellen und aufwendigen Vorbereitungsschritte oder Lösungsmittel benö tigt.

Das Verfahren kann in einfacher Weise in einer für die Herstellung von Polyamidformmassen geeigneten Vorrichtung, z. B. einem Doppelwellenextruder, insbesondere einer ZSK-Maschine z. B. der Firma Werner und Pfleiderer, Stuttgart, direkt aus einer Mischung der Matrixkompo nenten unter Einarbeitung des Metallpulvers in die geschmolzene Matrixformmasse durchge führt werden.

Eine bevorzugte Verfahrensvariante besteht dann, daß man zunächst die Polyamidkompo nenten der Matrix mit den Additiven aufschmilzt und homogen mischt und nachfolgend den Füllstoff zu dieser Schmelze zugibt und darin ebenfalls homogen verteilt. Anschließend wird die Formmasse ausgetragen, gekühlt, zerkleinert und getrocknet. Danach kann sie nach belie bigen Verfahren thermoplastisch weiterverarbeitet werden. Bevorzugt ist dabei die Herstellung von Formteilen nach dem Spritzgußverfahren.

Generell werden die Verfahrensschritte kontinuierlich durchgeführt.

Eine bevorzugte Variante besteht darin, das Verfahren gesamthaft kontinuierlich, d. h. einstufig auf einer Maschine durchzuführen.

Eine andere bevorzugte Variante besteht darin, daß in einem ersten Schritt nur die Matrix hergestellt wird, und man erst später die granulierte Matrix auf einer zweiten Maschine oder in einem zweiten Extrusionsdurchgang kontinuierlich füllt. Bei dieser zweiten bevorzugten Vari ante werden also die Verfahrensschritte einzeln gesehen auch kontinuierlich durchgeführt, aber vom Gesamtablauf her getrennt. Der Vorteil der zweiten Varante besteht darin, daß man bei Verwendung von einer Standardmatrix in der Produktion flexibler auf verschiedene Wün sche in bezug auf das Füllmaterial reagieren kann. Dabei wird die Schmelze vorteilhaft unter Schutzgas (Inertgas) gehalten.

Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante ist die Herstellung der Formmasse über das Mischen der Polyamid-Komponenten und der Additive im geschmolzenen Zustand mittels eines kontinuierlich arbeitenden Doppelwellenextruders, z. B. vom Typ ZSK von Werner und Pfleiderer und Einarbeitung der Metallpulver in einem zweiten Extrusionsdurchgang unter Inertgas.

Von ganz besonderem Vorteil bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die hohe Benetzungsfähigkeit der aminhaltigen Schmelze der erfindungsgemäßen Matrix ge genüber Metallegierungen.

Ein weiterer sehr großer Vorteil ist neben der Einfachheit die Umweltfreundlichkeit des lö sungsmittelfreien Verfahrens.

Die Erfindung beinhaltet auch die Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastisch ver arbeitbaren Formmasse zur Herstellung von dauermagnetischen oder magnetisierbaren Formteilen durch thermoplastisches Umformen.

Außerdem ist es von weiterem ganz entscheidenden Vorteil, daß die erfindungsgemäße Formmasse nicht nur in einfacher Weise thermoplastisch weiterverarbeitet werden kann, son dern daß sie und die aus ihnen hergestellte Formteile auch besonders hohen insbesondere thermischen Anforderungen, z. B. Dauerbelastungen bei Temperaturen über 100°C stand halten können.

Ihr Kurzzeiteinsatzbereich kann sogar 200°C überschreiten, da HDT A-Werte über 200°C er reicht werden können.

Magnetwerkstoff-Formteile lassen sich aus der erfindungsgemäßen Formmasse auf einfache Weise herstellen. Für hochwertige Präzisionsteile mit hervorragenden magnetischen und me chanischen Eigenschaften wird vorteilhaft das Spritzgußverfahren angewendet.

Bevorzugte Anwendungen sind zum Beispiel Rotoren und Statoren von Elektromotoren.

Die erfindungsgemäßen Formteile werden bevorzugt als Fertigteil magnetisiert. Alternativ ist aber auch Magnetisierung während der Formteilherstellung nach den bekannten Verfahren der Technik möglich.

Die Formteile sind steif, dimensionsstabil, hervorragend temperatur- und chemikalienbestän dig, insbesondere gegen Fette, Öle, Reinigungsmittel und neutrale und basische Medien. Sie sind bei Sauerstoff- und Feuchtigkeitseinwirkung korrosionsstabil.

Beispiele Beispiele 1 bis 8

Teilaromatisches Polyamid T, bestehend aus 55 Mol.% Hexamethylenterephthalat- und 45 Mol.% Hexamethylenadipat-Einheiten, mit einem Schmelzpunkt von 310 bis 315°C, (DSC- Maximum), wurde auf einem Doppelwellenextruder der Fa. Werner und Pfleiderer, Stuttgart vom Typ ZSK 30 mit unterschiedlichen aliphatischen Polyamiden, Gleitmittel und Hitzestabi lisator in bekannter Weise compoundiert. In Tabelle 1 sind die Rezepturen und die Verfah rensparameter zusammengefaßt.

Die im DSC untersuchten Compounds zeigen, daß der Schmelzpunkt von Polyamid T durch Zusätze von PA6 und PA66 herabgesetzt wird, deren eigene Schmelzbande nicht mehr auf tritt. Die Compounds sind sind somit echte Legierungen ihrer Komponenten mit reduzierter Eignung als Matrix, weil insbesondere die Wärmeformbeständigkeit, wie zum Beispiel die Heat Distortion Temperature erniedrigt ist.

Im Gegensatz dazu sind die Compounds aus Polyamid T und aliphatischen Polyamiden mit 10 und mehr CH₂-Gruppen pro -CONH-Gruppe stabile 2-Phasen-Systeme, die selbst nach mehrmaligem Aufschmelzen unter Temperaturerhöhung bis 330°C noch 2-phasig erhalten bleiben. Die DSC-Schmelzpunkte in Tabelle 1, gemessen in mehreren Aufschmelz-Zyklen, belegen das eindrücklich.

So ist in den Beispielen 3 bis 8 die Schmelzbande von Polyamid T selbst beim dritten Auf schmelzen kaum verändert und auch die Schmelzbande der aliphatischen Polyamide mit 10 und mehr CH₂-Gruppen pro -CONH-Gruppe bleiben erhalten und sind in ihrem jeweiligen Maximum kaum verändert.

Tabelle 1

Zur Überprüfung dieser überraschenden Stabilität der 2-phasigen Polyamid-Matrix und ihres Verhaltens, wurden in den Beispielen 7 und 8 je ein reduzierter Anteil von 10 Gew.-% PA12, hochfließfähig, mit COOH- bzw. mit NH₂-Endgruppen mit Polyamid T bei erhöhter Form massetemperatur von 320°C und mit erhöhter Verweilzeit im Extruder compoundiert. Auch für diese verschärften Herstellbedingungen sind die Schmelzbanden von Polyamid T und dem reduzierten Anteil an PA12 selbst nach dem dritten Aufschmelzzyklus praktisch unver ändert vorhanden.

Beispiele 9 und 10

Unter denselben Bedingungen und auf demselben Extruder wie in den Beispielen 1-8 wur den auf Basis des teilkristallinen teilaromatischen Polyamids T Matrixkomponenten, mitent haltend (analog Beispiel 4) aminterminiertes PA-12 von hoher Fließfähigkeit, Amin und Hit zestabilisator hergestellt.

Zur vergleichenden Messung der Fließfähigkeit wurden jeweils reines Polyamid T und die Blends aus den Versuchen 9 und 10 in einer Spritzgußmaschine aufgeschmolzen und bei 328°C Massetemperatur unter identischen Maschineneinstellungen in eine als lange Spirale in einer Ebene ausgebildete und auf 140°C gehaltenen Spritzgußform gespritzt. Dabei konnte die Schmelze, entsprechend ihrer Viskosität, unterschiedlich weit fließen, bis sie erstarrte.

Am erstarrten spiralförmigen Spritzgußteil konnte die erreichte Fließweglänge direkt ge messen werden. Sie ist zugleich ein Maß für die Verarbeitbarkeit der Formmasse zu kom plizierten Teilen.

Rezeptur und Ergebnisse sind in Tabelle 2 (auf der folgenden Seite) dargestellt.

Tabelle 2

Beispiele 11 und 12

Auf einem Doppelwellenkneter wurden bei Massetemperaturen von 320-330°C Matrixma terialien entsprechend den Versuchen 9 und 10 hergestellt und deren Fließfähigkeit über MFR-Messung (nach DIN ISO 1133 auf einem Meßgerät Typ MP-D der Fa. Göttfert mit einer Düse von 0.8 cm Länge und 0.21 cm Durchmesser) sowie die Dichte, ferner die Kerb schlagzähigkeit und die Zugwerte an durch Spritzguß hergestellten Prüfkörpern bestimmt. Die Zusammensetzungen und Ergebnisse sind in Tabelle 3 (auf der folgenden Seite) darge stellt.

Tabelle 3

Es zeigte sich, daß durch Erhöhung des Gewichtsanteils an Polyamid12 (PA12 analog Bei spiel 4) die Fließfähigkeit und die Kerbschlagzähigkeit erhöht werden können, während sich die übrigen mechanischen Werte nur unbedeutend änderten.

Beispiel 13

Auf einem gleichläufigen Doppelwellenextruder, Typ KF 540 der Firma Berstorff Hannover, mit einem Schneckendurchmesser von 32 mm wurde Neodymiumpulver, Typ Magne qench® MQP.B der Firma Delco Remy, Anderson, USA, in eine nicht vorextrudierte Ma trixmischung der Komponenten entsprechend den Beispielen 11 und 12 eingearbeitet. Zusammensetzungen und Maschinenparameter sind in Tabelle 4 enthalten.

Tabelle 4

Beispiel 14 bis 17

In eine Matrix aus Beispiel 12 wurde auf dem Extruder analog Beispiel 13 Magnequench® MQP.B-Pulver unter schrittweiser Erhöhung der Konzentration von 83, 87, 88 resp. 89 Gew.-% eingearbeitet. Dabei wurde ähnlich wie bei Beispiel 13 vorgegangen, ergänzend aber, mit zunehmendem Füllgrad die Temperatur der Schmelze und der Düse bis auf 325°C angehoben.

Die Einarbeitung von Magnequench® MQP.B-Pulver in die vorbereitete Matrix war gut mög lich. 89 Gew.-% Magnequench® Pulver erwiesen sich als die obere Zugabegrenze unter den Bedingungen dieses Beispiels.

Die Zusammensetzung der Formmasse kann Tabelle 5 und deren Eigenschaften können Tabelle 6 entnommen werden.

Tabelle 5

Tabelle 6

Beispiel 18

Mit demselben Extruder wie in Beispiel 13 wurde eine thermoplastisch verarbeitbare Form masse mit der Zusammensetzung entsprechend Tabelle 7 hergestellt.

Tabelle 7

Beispiel 19

Granulat aus Beispiel 13 wurde bei einer Massetemperatur von 320°C und einer Formtem peratur von 140°C zu Flachstäben der Dimension 80×10×4 mm verspritzt. Die Angüsse wurden regranuliert und zu 10 und 30 Gew.-% dem Basisgranulat zugemischt und dieses erneut zu Flachstäben verspritzt. Ergänzend wurden die Stäbe je vollständig zerkleinert und so 1x, 2x und 3x zu Flachstäben der gegebenen Dimension verspritzt.

Messung der Remanenz und des Energieproduktes lassen dabei keinerlei Abfall der magne tischen Werte erkennen. Auch die Zähigkeit ändert sich dabei nur unwesentlich. Sie sinkt von 3,2 lediglich auf 2,7 (je kJ/m²) für 3x vollständig regranuliertes Material ab. Nur beim Modul und bei der Zugfestigkeit ist bei der 2. vollständigen Regranulierung ein ge ringer Abfall der Werte zu bemerken, weil die Metallteilchen beim mehrmaligen Umformen der Formmasse zerkleinert werden, insbesondere Plättchen kleineren Durchmessers entste hen.

Der Modul fällt insgesamt von 19000 auf 16600 N/mm² und die Zugfestigkeit von 97 auf 70 N/mm² ab.

Beispiel 20 Beständigkeit im Salznebeltest

4 mm dicke Zugstäbe, ISO 527, Typ 2, wurden während 8 Stunden einem Salznebeltest, wie er in der Vornorm DIN 50021 beschrieben ist, unterworfen, und die Stäbe danach optisch auf Korrosionserscheinungen untersucht.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefaßt.

Tabelle 8

Bei länger dauernder Behandlung im Salznebel verstärkt sich die Rostbildung mit Rotfär bung. Bis zu einer Behandlung von 48 h (Testende) ist sie bei den Formulierungen gemäß Beispiel 13 und Beispiel 15 geringer als bei der Formmasse gemäß Beispiel 18. Dies belegt ergänzend, daß die erfindungsgemäßen thermoplastisch umformbaren Mag netwerkstoffe durch Verwendung von amino-endgruppenhaltigem, linearem Polyamid und Aminverbindungen, die zugleich hervorragende Gleitmittel sind, auch Umwelteinflüssen in erhöhtem Masse widerstehen.

Claims

1. Thermoplastisch verarbeitbare Formmasse bestehend aus einer Matrix a) aus

a1) 70 bis 99 Gew.-% eines teilaromatischen Polyamids mit einem Schmelzpunkt von mehr als 280°C,
a2) 1 bis 30 Gew.-% eines aliphatischen Polyamids mit mindestens 10 -CH₂-Gruppen pro -CONH-Gruppe,
und
a3) 0-10 Gew.-% an eigenschaftsrelevanten und/oder verarbeitungsbedingten Additven, wobei die Summe der Matrixkomponenten a1) bis a3) 100 Gew.-% beträgt, sowie
b) bezogen auf das Gesamtvolumen der Formmasse, mindestens 30 Vol.% einer in die Matrix eingelagerten dauermagnetischen oder magnetisierbaren Metallverbindung und/oder Legierung als Füllstoff in homogener Verteilung in der Matrix.

2. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix a) zweiphasig ist.

3. Formmasse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ma trix a)
80 bis 97 Gew.-% teilaromatisches Polyamid a1) und
20 bis 3 Gew.-% aliphatisches Polyamid a2) enthalten sind.

4. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das aliphatische Polyamid a2) aus aliphatischem Diamin und aliphatischer Dicar bonsäure im statistischen Mittel mindestens 10 -CH₂-Gruppen zwischen den -CONH- Gruppen aufweist oder Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 1012, Polyamid 1210 oder Po lyamid 1212 ist, wobei die Kettenenden mehrheitlich Amino-Endgruppen der Form -NH₂ oder -NHR' sind, in denen R' Alkyl oder Cyclohexyl ist oder die Aminogruppe Bestandteil eines cycloaliphatischen Restes ist.

5. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das aliphatische Polyamid a2) ein Copolyamid ist, das dimerisierte Fettsäure mit 36 bis 44 C-Atomen als Comonomeres mitenthält.

6. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das aliphatische Polyamid a2) Amino-Endgruppen im Überschuß besitzt.

7. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das aliphatische Polyamid a2) 50 bis 200 µAeq./g -Amino-Endguppen besitzt.

8. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Metallverbindung und/oder Legierung b) in einem Volumenanteil von minde stens 30% enthalten ist.

9. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Metallverbindung und/oder Legierung b) in einem Volumenanteil von minde stens 45% enthalten ist.

10. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Metallverbindung und/oder Legierung b) in einem Volumenanteil von minde stens 55% enthalten ist.

11. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Metallverbindung und/oder Legierung b) ein Seltenerdmetallpulver ist, ausge wählt aus der Gruppe Nd/Fe/B, Sm/Co und Sm/Tm, oder Ferrit oder Carbonyleisenpulver ist.

12. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Additive a3) Stabilisatoren aus der Gruppe Hitzestabilisatoren, Oxidations schutzmittel, Lichtschutzmittel und Verarbeitungshilfsmittel aus der Gruppe Metallstearate, partielle Glycerinester, Fettsäureester Fettsäureamide und Amine sind.

13. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß Additiv a3) mindestens ein Alkylamin mit mindestens einer primären Aminogruppe ist.

14. Formmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das Additiv a3) mindestens ein Amin der Formel I ist, in welcher n gleich 1 bis 3 und R ein Alkylrest mit 12 bis 44 C-Atomen ist, der Heteroatome enthalten kann:
R-(HN-CH₂-CH₂-CH₂)_n-NH₂ (I)

15. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung der thermoplastisch verarbeitbaren Form masse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Matrixkom ponenten und der Additive aufgeschmolzen, homogen gemischt und nachfolgend die Metall verbindung und/oder Legierung zugegeben und homogen eingemischt und die Schmelze anschließend ausgetragen, gekühlt, zerkleinert und getrocknet wird wonach die Formma sse thermoplastisch weiterverarbeitet werden kann.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Inertgas durchgeführt wird.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß es einstu fig durchgeführt wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet daß die Verfah rensschritte getrennt durchgeführt werden.

19. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß gecoatete Metall verbindungen und/oder Legierungen verwendet werden.

20. Verwendung der thermoplastisch verarbeitbaren Formmasse gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Formteilen durch thermoplastisches Umformen.