DE2117077A1 - Thermoplastische Harzmasse - Google Patents

Description

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern

Ot. rer. nat. Lothar Feller

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£ I I / U / / Eduard-Schmld-Str. 2

_r -j Tel.: (0811) 663197

T»l»gr.-Adr.t Ellipsoid MllndtM

Lion Fat & OiIGo., Ltd. ^τ·"^χ:

ΐ ο k i ο , Japan

I April 137t

L -J

UnMf Zaldim:

Mrltfti

Thermoplast! sen e Harzmasse

üxe Erfindung betrifft eine thermoplastische Harzmasse, die sicn in hervorragender Weise insbesondere zur Herstellung von .Bau- und Konstruktionselementen eignet.

Ss ist bekannt, daü sich die Hitzebeständigkeit und die meciianische Festigkeit thermoplastischer Kunstharze durch Zusatz anorganiscner Füllstoffe verbessern lassen. Zn diesem Zweck sind bereits die verschiedensten Füllstoffe, wie GsI-ciumcax'Donat, Gips una dgl. bekannt, wobei diese Füllstoffe dem Kunstharz entweder alleine oder in Kombination miteinander zugesetzt werden. Unabhängig davon, ob ein Füllstoff oder eine Kombination mehrerer Füllstoffe verwendet werden, gibt es jeaocn lur aas Füllstoff : Kunstharz-Mischungsverhältnis eine Gbergrenze; wenn nämlich der Füllstoff anteil 50 Gew. -fo übersteigt, werden dem Kunstharz innewohnende Eigenschaften, z.B. seiue Preiifahigkeit, Bearbeitbarkeit und Verarbeitbarkeit, erneblicri beeinträchtigt. So wird es beispielsv/eise unmöglich, ein mit Füllstoffen derart stark verschnittenes Kunstharz zu praktisch verwendbaren Gegenstanden zu verpressen. Aus diesem Grunae wurae aer Füilstoffanteil bei solchen Kunstüsrzen auf nöchstens 20 bis 30 Gew.-% begrenzt. Dies geschah ins-

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besondere unter dem GeSichtspunkt, daß sich das Füllstoffe enthaltende Kunstharz noch sicher verpressen läßt. Hierdurch wurae jedoch der Verwendungsspielraum solcher Harzmassen stark eingeschränkt, da sie lediglich als Streckmittel oder Pigment verwendet werden konnten. Auf jeden Fall war es unmöglich, aus derartigen Harzmassen brauchbare Bormkörper oder -gegenstände mit sowohl verbesserten Eigenschaften, als auch neuen Verwendungsmöglichkeiten herzustellen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine thermoplastische Harzmasse anzugeben, die nicht mit den geschilderten Nachteilen behaftet ist, die sich durch verschiedenen Anforderungen genügende hervorragende Eigenschaften auszeichnet und sich insbesondere zur Herstellung von Bau- und Konstruktionselementen verwenden läßt.

Die Erfindung ist insbesondere mit der Herstellung einer Harzmasse befaßt, die aus einem thermoplastischen Harz und einem Füllstoffzusatz, bestehend entweder aus einem Gemisch aus Calciumsulfit und Calciumcarbonat oder einen? Gemisch aus Calciumsulfit, Calciumcarbonat und Gips gebildet ist, woDei das jeweilige Gemisch in bestimmten Verhältnissen der einzelnen Bestandteile zum Einsatz gelangt.

Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß beim Einarbeiten einer großen Menge an Calciumsulfit allein oder in Mischung mit Gips (als Füllstuff) in ein thermoplastisciies Harz nicht nur dessen Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit verbessert werden, sondern daß es sich dann ohne Beeinträchtigung der dem Harz innewohnenden Preßfähigkeit zu synthetischem Papier, Wellpappe und anderen Waren verarbeiten läßt. Fußend auf dieser Erkenntnis wurden zahlreiche Versuche durchgeführt, um herauszufinden, inwieweit sich ein thermoplastisches Harz durch Zusatz eines Füllstoffgemisches, bestehend

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BAD

aus einem Gemisch aus Calciumsulfit und Oalciumcarbonat oder einem Gemisch aus Calciumsulfit, Gips und Calciumcarbonat, im HiiiDlick auf eine hervorragende Steifigkeit, Zugfestigkeit und Ivxcht-Entzünabarkeit der aus den genannten Bestandteilen erhaltenen thermoplastischen Harzmasse modifizxeren la lit.

Diese Versuche haben nun die Erkenntnis vermittelt, daß sich die geschilderten Eigenschaften thermoplastischer Harzmassen erheblich verbessern lassen, wenn die genannten Füllstoffgemische thermoplastischen Harzen in aem aurch die Punkte A, B und C aes in aer Zeicnnung aargestellten Dreistoff-Systems definierten Mengenverhältnis einverleibt werden. Hierbei steht der Punkt A für 100 Gew.-% Calciumsulfit, 0 Gew.-'/ö Calciumcarbonat und 0 Gew.-^j/o Gips; der Punkt B für 20 Gew.-#> Calciumsulfit und 80 Gew.->i> Calciumcarbonat und aer Punkt C für i0 Gew.-/? Calciumsulfit una 90 Gew.-^ Gips, v.obei das Mschungssy stern Galciumsuifit/Gips ausgeschlossen ist. Hierbei müssen als Füllstoffe sehr kleine Füllstoffpartikel mit gleichmäßigem Partikeldurchmesser verwendet werden. Im Falle von Calciumsulfit empfiehlt es sich, ein solches zu verwenden, das durch Einleiten von beim Verbrennen von Schwefel entstandenem Schwefeldioxid in eine Suspension von Calciumhydroxid gebildet wird. Das Verhältnis von Füllstoff zur Harzmasse soll - im Hinblick auf die bestmöglichen Ergebnisse zwischen 20 una 80 Gew.-% liegen.

Bei den erfindungsgemäß modifizierbaren thermoplastischen Harzen handelt es sich beispielsweise um Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Mischungen hiervon.

Die thermoplastischen Harzmassen gemäß aer Erfindung können übl'.che bekannte Zusätze, wie Plastifizierungsmittel, Antioxidantien, Farbstoffe, Dickungsmittel und dgl. enthalten.

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Die thermoplastischen Harzmassen gemäß der Erfindung lassen sich nach üblicnen Verfahren, beispielsweise nach Spritzgußverfahren oder Blasverfahren und dgl- zu Formkörpern oder -gegenständen verarbeiten.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Figur handelt es sich um eine schematische Darstellung des Dreikomponenten-Systems, um den in thermoplastischen Harzmassen gemäß der Erfindung verwendbaren Mengenanteil der Füllstoffkomponenten zu erläutern.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1

55 Gew.-% Mittel- oder Niederdruckpolyethylen wurden mit 65 Gew.-% eines Füllstoffgemisches der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen versetzt. Die jeweils erhaltene Harzmasse wurde kalandriert und hierauf zu Folien einer Dicke von 4 mm ausgeformt. Die erhaltenen Folien wurden auf ihre physikalischen Eigenschaften hin untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Diese Ergebnisse zeigen, daß die mechanische Festigkeit und die Mchtentzündbarkeit im Vergleich zu in entsprechender Weise hergestellten Mittel- oder iMieäerdruckpolyäthylenfolien ohne-Füllstoff zusatz erheblich verbessert wurden.

Gew.-% Füllstoff A B C

Tabelle I	_B
A	60
20	20
60	20
20

Calciumsulfit 20 60 20

Calciumsulfat 60 20 20

Calciumcarbonat 20 20 60

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Tabelle II

Eigenschaft
Maximale Biegebe-

lastung in kg/cm
(JIS K 6911)

Zugfestigkeit in

kg/ cm

.Nlcht-Entzündbarkeit(5-J?unkte Bewertung)

680

960

310 320

Mittel-oder Mederdruckp οIyäthylen

510

410

Beispiel 2

In der in Beispiel 1 geschilderten Weise wurden Polyäthylenfolien hergestellt, wobei von Harzmassen ausgegangen wurde, die durch Vermischen von 60 Gew.-% Füllstoffgemisch (der in Tabelle III angegebenen Zusammensetzungen) mit 40 Gew.-% eines Hochdruckpolyäthylens erhalten wurden.

Tabelle III

Füllstoff

Calciumsulfit
Calciumcarbonat

_E

30 70

Die jeweils erhaltenen Folien einer Stärke von jeweils 4 mm wurden auf ihre physikaliscnen Eigenschaften hin untersucht. Hierbei wurden die in der folgenden Tabelle IV angegebenen Ergebnisse erhalten.

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Tabelle IV

Eigenschaft

Biegebelastung in

ο kg/cm

(JIS' K 6911)

Zugfestigkeit in kg/cm² (JIS K 6911)

Nicht-Entzündbarkeit (5-Punkte Bewertung)

D 376

186 3

E 413

172 3

Ho chdruckp οIyäthylen

281

308

Beispiel 3

Aus den Harzmassen gemäß Tabelle VI, die durch Vermischen der in Tabelle V aufgeführten Fulistoffkomponenten mit Mitteloder Mederdruckpolyäthylen erhalten wurden, wurden die gewünschten Formkörper oder -gegenstände hergestellt. Diese wurden auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle VI angegeben.

Tabelle V Füllstoffe

(Gew.-%)

Füllstoffgemisch	Calciumsulfit	Calciumsulfat	CaIcium-
			carbonat
F	20	0	80
G	18	41	41
H	12	86	2
I	44	44	2
J	98	0	2
E	40	30	30

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F¹ G¹ Η«

14	6
5	50
5	90
Tabelle VI

80

45

Polyäthylen ( Gew. -^l/b)

Füllstof!gemisch

Füllstoffgemisch Prüfling

Eigenschaften Maximale Biegebe-

lastung in kg/cm Zugfestigkeit in

kg/cm^ %-uale Dehnung

Nicht-Entzündbc-r- -' keit (5-Punkte Bewertung)

Bemerkung 20

80

F F¹ ·

Platte: 5 mm dick

280

110

4,5

erfindungs
gemäß

110

Ö4

320 140

4,5

Vergleichs probe

4,5

erfindungsgemäß

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kg/cm²

%-uale Dehnung

H icht-Ent ziindbarkeit (5-Punkte Bewertung)

Bemerkung

_ 8 Tabelle VI (Fortsetzung

Polyäthylen
(Gew.-%)

Füllstoffgemisch (Gew.-%

Füllstoffgemisch Prüfling

Eigenschaften
Maximale Biegebe-

lastung in kg/cm Zugfestigkeit in L^H

Q' L Q

50

70

250

11 42

erfindungs- gemäß

50

50

G«

Folie: 0,2 mm dick

80 20

H H' (kalendriert)

L 650
Q 580

L 50
Q 42

erfindungs-
gemäß

L 500

Q 270

L 280
Q 1b0-

L 610 Q 570

L 600 Q 250

Vergleichsprobe

erfin dungs gemäß

L

q

L Q

Vergleichsprobe

i⁺ - Längsrichtung

Q⁺⁺- Querrichtung

Beispiel 4

iius einer Harzmasse, bestehend aus 60 Gew.-70 Polypropylen
und 40 Gew.-% des in Beispiel 5 verwenaeten Füllstoxfgemisches K wurden Polypropylenflaschen (entsprechend. JIS Z-1705) hergestellt. Zu Vergleichszwecken wurden entsprechende Polypropylenflaschen hergestellt, wobei jedoch die Harzmasse anstelle des Füllstoffgemisches K das Füllstoffgemisch G¹ enthielt.

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Die erhaltenen Polypropylenflaschen "wurden mit den in der folgenden Tabelle VII angegebenen Ergebnissen auf ihre Druckbeständigkeit hin untersucht.

	Tabelle VII	Bemerkung
Prüflinge	Maximale Druckbe ständigkeit in kg/cm^	erfindungs
Flaschen mit Füll	3>»7	gemäß
stoffgemisch K		Vergleichsprobe
Flaschen mit Füll	1,2
stoff gemisch G1
	Beispiel 5

Aus einer Karzmasse, bestehend aus 50 Gew.-% eines handelsüblicnen Polyvinylchloridharzes und 50 Gew.-yO des in Beispiel 2 genannten Falls t of !gemisches K, wurden nach einem Spritzgußverfahren Polyviriylchloriaplatten einer Größe von 10 χ 30 χ 200 ma. hergestellt. Femer wurden noch entsprechende Polyvinylcriioridplatten hergestellt, wobei jeaoch aie Harzmasse anstelle des Füllstoffgemxsches K zu Vergleichszwecken das Füllstoffgemisch G¹ enthielt.

Die jeweils erhaltenen Platten wurden mit den in der folgenden Tabelle VIII angegebenen Ergebnissen auf ihre physikalischen Eigenschaften hin untersucht.

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Prüfling

Tabelle VIII Physikalische Eigenschaften Bemerkung

Maximale Bie- Biegesteifiggebelastung keit in in kg/cmr kg/cm2

Platte mit Füllstoffgemisch K Platte mit Füllstoff gemisch G¹

480

180

1,400 7,700

erfinaungsgemäß

Vergleichsprobe

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   ■-ΙΑ) Thermoplastische Harzmasse aus einem thermoplastischen Harz und. mindestens zwei aainit gemxscnten Füllstoffen, bestehend aus Calciumsulfit, Calciumsulfat und Calciumcarbonat (mit Ausnahme der Kombination Calciumsulfit/Calciumsulfat), wobei die Füllstoffmenge innerhalb des in der zeichnung von den Punkten A (100 Gew.-^ Calciumsulfit, 0 Gew.-fr Calciumcarbonat, 0 Gew.-% Calciumsulfat), B (20 Gew.-% Calciumsulfit una 80 Gew.-?.? Calciumcarbonat) una C (10 Gew.-% Calciumsulfit und 90 äew.-% Calciumsulfat) definierten Bereichs liegt.
2. 2.) Harzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als thermoplastisches Harz Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder ftiischungen hiervon enthält.
3. j>.) Harzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die luenge an Füllstoff, bezogen auf die Harzmasse, 20 bis 80 Gew.->j beträgt.
4. 4.) Füllniittelgemisch zur Verwendung in einer -larzmasse aus mindestens 2 Bestandteilen, bestehend aus Calciumsulfit, Calciumsulfat una Calciumcarbonat (mit Ausnahme der Kombination Calciumsulfit/Calciumsulfat), wobei die Füllstoffmenge innerhalb aes in der Zeichnung von den Punkten A (100 Gew.-ifc Calciumsulfit, 0 Gew.-^o Calciumcarbonat und 0 Gew.-% Calciumsulfat), B (20 Gew.-70 Calciumsulfit und 80 Gew.-% Calciumcarbonat) und C (10 Gew.-% Calciumsulfit und 90 Gew.-% Calciumsulfat) definierten Bereichs liegt.

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