DE19860878C2

DE19860878C2 - Füllstoff für organische und anorganische Polymere sowie Verwendungen eines Polymerwerkstoffes mit einem solchen Füllstoff

Info

Publication number: DE19860878C2
Application number: DE19860878A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kretzschmar; Jan-Thomas Kuehnert; Wolfgang Schoeps
Original assignee: Hermsdorfer Institut fuer Technische Keramik eV HITK
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2019-01-01
Also published as: DE19860878A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllstoff für organische und anorganische Polymere sowie Verwendungen eines Polymerwerkstoffes mit einem solchen Füll stoff.

Es ist eine große Anzahl von Füllstoffen für organische Polymere allgemein bekannt, wobei sich das Ziel der Anwendung solcher Füllstoffe keineswegs darin erschöpft, diese Polymere durch teilweise billigere Stoffe zu strecken. Vielmehr haben diese Füllstoffe fast immer auch das Ziel, die Eigenschaften des resultierenden Polymer werkstoffes, bestehend aus Polymer und Füllstoff, gegenüber dem reinen Polymer zu in einer gewünschten Richtung zu modifizieren und zu steuern. Zu diesen allgemein bekannten Füllstoffen gehören beispielsweise Gesteinsmehl, insbesondere Calcium carbonatmehl, Talkum, Glimmer, Cellulosefasern, Holzmehl usw.

Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang bekannt, durch Schaffung kleiner Hohlräume im Polymerwerkstoff dessen spezifisches Gewicht zu vermindern und damit zugleich eine verbesserte Wärme- und/oder Schalldämmung, eventuell in Ver bindung mit weiteren erwünschten Eigenschaften, zu erzielen.

So ist der Einsatz ihrerseits hochporöser Schaumstoffteilchen aus organischen Po lymeren als Füllstoff für andere Polymere bekannt (Koetzing, P.; Diebold, K., EPS/PPE-Partikelschaum, Kunststoffe 85 (1995) 12, S. 2046-2048 oder DE 30 42 023 A1). Da die Hohlräume dieser Schaumstoffteilchen sehr ungleichmäßig verteilt sind und auch an der Oberfläche derselben münden, erhält man eine extrem unein heitliche Oberfläche des Polymerwerkstoffes, an der ebenfalls die erwähnten Hohl räume münden.

Speziell zur Wärmedämmung im Bauwesen ist es bekannt, Kunststoff-Formmassen, d. h. Polymerwerkstoffe mit kugelförmigen, eigenporigen Füllstoffen einer zwischen 0 mm und 3 mm abgestuften Körnung zu versetzen, wobei in der bevorzugten Ausfüh rungsform sowohl Hohlkugeln aus anorganischen und aus organischen Stoffen als auch Vollkugeln aus Glas beigefügt werden (DE 40 40 432 A1). Ziel sowohl der ab gestuften Körnung als auch der Zugabe von Vollkugeln aus Glas ist offenbar neben der Wärmedämmung die Erzielung hoher Festigkeitswerte und eine hochbelastbare, mit anderen Baustoffen vergleichbare Tragwirkung, womit zwangsläufig die Wärme dämmung nicht optimal einstellbar ist.

Weiterhin ist es bekannt, dünnwandige Verbund-Formteile (Sheet Moulding Compo unds) mit Blähglasgranulat als Füllstoff herzustellen (N.N., Industrieanzeiger (1993) PR I/93, S. 45). Hiernach sind offenbar nur starre dünnwandige Teile herstellbar, wo bei der Veröffentlichung über die Grundkomponente, welcher der Füllstoff zugesetzt wird, nichts zu entnehmen ist.

Als elektrisch leitfähiger Füllstoff für eine Klebfolie speziell zum Aufbau elektrischer Verbindungen ist der Einsatz mit Gold und Nickel beschichteter Mikrokugeln aus Po lystyrol bekannt (Kurzfassung des Artikel von Asai, S.; Saruta, U.; Tobita, M.; Takano, M. und Miyashita, Y., Development of an anisotropic conductive adhesive film (ACAF) from epoxy resins; J. Appl. Polym. Sci. 56 (1995) 7, S. 769-777). Dieser Veröffentli chung ist nichts darüber zu entnehmen, ob die Polystyrolkügelchen hohl oder porös sind.

Bezüge zur vorliegenden Erfindung weisen auch die folgenden Veröffentlichungen auf, obwohl es dabei nicht um die Schaffung von Hohlräumen im Polymerwerkstoff geht:
Zur Herstellung eines Kunststoff-Fußbodenbelages mit scharfkantig und richtungsfrei marmorierter Oberfläche ist es bekannt, ein scharfkantiges Granulat in die aufge weichte Oberfläche einzuwalzen (DE 44 45 429 C1).

Zur Hochfrequenz-Abschirmung ist es allgemein bekannt, elektrisch leitende Metall teilchen (siehe beispielsweise Aufsatz von Molyneux-Child, J.; Using loadedpolymers for RFI/EMI shielding, Electronic Production (192) 4, S. 31-32) bzw. Graphit, Metall pulver oder metallbeschichtete Mineralpulver (Hohenberger, W., Neueste Trends bei Füllstoffen, Kunststoffe 87 (1997) 9, S. 1106-1112) in Polymere einzuarbeiten.

Schließlich ist auch die Verwendung von Schaum- bzw. Blähglasgranulaten (JP 58 215 425 A; JP 09 030 821 A; JP 10 113 959 A; JP 10 298 407 A) als Füllstoff für bestimmte Polymere bekannt, wobei auch die Bedeutung der Bruchfestigkeit der Granalien für die weitere, in der Kunststofftechnik übliche Verarbeitung erkannt wurde. Diesen Veröffentlichungen ist jedoch nicht zu entnehmen, welche Eigenschaften des erhaltenen Verbundwerkstoffes durch die Granulat-Füllstoffe erzielt bzw. beein flußt werden sollen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Blähglasgranulate als Füll stoffe für Polymere und insbesondere deren Verarbeitbarkeit bei der Formgebung der Polymerwerkstoffe an die Aufgabenstellungen

- Gewichtsreduzierung
- Wärme- und Schalldämmung, insbesondere bei PVC-Fußbodenbelägen
- elektromagnetische Abschirmung und
- Antistatikwirkung

anzupassen und dabei die geschilderten Mängel des Standes der Technik zu ver meiden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung ge löst.

Dafür müssen Blähglasgranulate mit Korngrößen Verwendung finden, die der Er zeugnisdicke und den Spaltweiten der Verarbeitungsmaschinen angepaßt sind. Be sonders geeignet sind daher Korngrößen im Bereich 20 bis 200 µm, wobei ein hoher Hohlraumanteil als geschlossene Porosität und hohe Kornfestigkeiten notwendig sind.

Vorteilhaft bei dieser technischen Lösung ist es, daß mit der Einarbeitung dieser Blähglasgranulate in den Polymerwerkstoff eine Porosierung des Produktes erzielt wird. Spezielle funktionelle Eigenschaften lassen sich in den Kompositwerkstoff ein bringen, wenn eine Beschichtung auf die Granulatoberfläche aufgebracht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, die keiner Weise einschränkend zu verstehen sind:

Beispiel 1

Die Oberfläche eines Blähglasgranulates mit einer Schüttdichte von 0,37 g/cm³ wur de mittels chemischer Abscheidung aus einer Metallsalzlösung mit einer metallischen Beschichtung versehen. Das beschichtete Blähglasgranulat wurde in einen gleichlaufenden Doppelschneckenextruder (Micro 27-44 L/D, Leistritz AG) zu gleichen Antei len von je 25% nach 16 L/D und nach 28 L/D über Feststoff-Seiteneinspeisungen di rekt in eine PVC-P-Schmelze dosiert und zu einer Folie von 2 mm Dicke extrudiert. Die Folie besitzt einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 8.10⁶ Ω. Damit kann dieser Compoundwerkstoff für antistatische Fußbodenbeläge eingesetzt wer den.

Beispiel 2

Ein gemäß Beispiel 1 beschichtetes Blähglasgranulat wurde auf einem KoKneter (MKS30-18, Buss AG) mit einem Polyethylen hoher Dichte (Anteil 40 : 60) gemischt und anschließend direkt zu einem Rohr mit 20 mm Durchmesser und 2 mm Wand stärke extrudiert. Das Rohr besitzt einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 5. 10⁸ Ω und eine Dichte wie ungefülltes PE-HD. Dieser Werkstoff kann aufgrund seiner antistatischen Eigenschaften damit in Anlagen zur Förderung explosiver Flüssigkei ten, Gase oder Pulver verwendet werden.

Claims

1. Füllstoff für organische und anorganische Polymere, insbesondere zur Herstellung eines Polymerwerkstoffes mit geringer Dichte, Schall- und Wärmeleitfähigkeit sowie weiteren durch den Füllstoff beeinflußbaren speziellen Gebrauchseigenschaften, wo bei der Füllstoff ein Blähglasgranulat ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähglas granulat mit weichmagnetischem Ferritpulver beschichtet ist.

2. Füllstoff für organische und anorganische Polymere, insbesondere zur Herstellung eines Polymerwerkstoffes mit geringer Dichte, Schall- und Wärmeleitfähigkeit sowie weiteren durch den Füllstoff beeinflußbaren speziellen Gebrauchseigenschaften, wo bei der Füllstoff ein Blähglasgranulat ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähglas granulat mit Metall beschichtet ist.

3. Füllstoff nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Blähglasgranulates zwischen 0,02 mm und 0,2 mm liegt.

4. Füllstoff nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttdichte des Blähglasgranulates zwischen 0,3 g/cm³ und 0,5 g/cm³ liegt.

5. Füllstoff nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korndichte des Blähglasgranulates zwischen 0,5 g/cm³ und 0,8 g/cm³ liegt.

6. Füllstoff nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Porosität des Blähglasgranulates über 70% liegt.

7. Verwendung eines Polymers mit einem Füllstoff nach einem der bisherigen An sprüche für elektromagnetische Abschirmungen.

8. Verwendung eines Polymers mit einem Füllstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 6 als Werkstoff mit antistatischen Eigenschaften.