DE2143377C3

DE2143377C3 - Zum Verschäumen nach dem Extrusions- oder Spritzgießverfahren geeignete thermoplastische Mischungen

Info

Publication number: DE2143377C3
Application number: DE19712143377
Authority: DE
Inventors: Hansjochen Dr.-Ing. 8261 Emmerting Barth; Georg Dipl.-Chem. Hollenbach; Eduard Kurz; Herbert Dr. Reinecke
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1971-08-30
Filing date: 1971-08-30
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2143377A1; DE2143377B2

Description

2. Thermoplastische Mischungen nach An- ao Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden anstatt spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi- Polyvinylhomopolymerisate Polyvinylchloridcopolyschung zusätzlich 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, be- merisate eingesetzt. Als Comonomere sind dabei zogen auf Gesamtgewicht der Mischung, Äthylen- Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Alkylvinyläther, Vinylacetat-Copolymeren mit 30 bis 60 Gewichts- Acrylnitril, Fumar-, Malein-, Chlorfumar-, Chlorprozent Äthylen enthält. 25 maleinsäureester, Vinylester, wie z. B. Vinylacetat,

3. Thermoplastische Mischungen nach An- Vinylidenchlorid bekannt. Die hieraus hergestellten spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi- Produkte zeigen noch nicht vollbefriedigende Eigenschung zusätzlich 2 bis 20 Gewichtsprozent, be- schäften, und die Dichten sind dabei oftmals noch zu zogen auf Gesamtgewicht der Mischung, Vinyl- hoch.

chlorid-Vinylacetat-Copolymere enthält. 30 Außerdem wurde versucht, durch Zusatz von PoIy-

4. Thermoplastische Mischungen nach An- meren, wie z. B. Äthylen-Vinylacetat-Copolymere, spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi- Methacrylsäuieester - Butadien - Styrol-, Acrylnitrilschung zusätzlich 1 bis 10 Gewichtsprozent, be- Butadien - Styrol - Terpolymers chlorierte PoIyzogen auf Gesamtgewicht der Mischung, Acryl- äthylene, Polyäthylene, Polypropylene und Polystyrole nitril-Acrylsäureester-Copolymeren oder ein Pfropf- 35 zum Polyvinylchlorid eine Verminderung der beschriepolymerisat auf der Basis Methacrylsäureester- benen Nachteile zu erreichen. Es zeigt sich jedoch, daß Butadien-Styrol oder Acrylnitril-Butadien-Styrol auch mit diesen Zusätzen Produkte hoher Dichte, unenthält. regelmäßiger Poren, zum Teil mit Lunkern und dadurch mit ungünstigen Festigkeitseigenschaften, z. B.

40 mit niedrigem Elastizitätsmodul, niedriger Biege-,

Zug- und Druckfestigkeit, sowie oftmals mit rauher

und nicht gleichmäßig geschlossener Oberfläche, entstehen.

Es ist bekannt, Strukturschaumteile aus schäum- Es wurde nun gefunden, daß zum Verschäumen nach

barem Polyvinylchlorid nach dem Extrusions- oder 45 dem Extrusions- oder Spritzgießverfahren thermo-

Spritzgießverfahren mit niedriger Dichte, gleichmäßig plastische Mischungen, bestehend aus

verteilten und kleinen Poren, einstellbarer Dichte der _{A 5Q bjs 95} Gewichtsprozent Polyvinylchlorid

Außenhaut und guten Festigkeitseigenschaften herzu- _Homo. _oder Copolymerisat und

«eilen. Diese Eigenschaften der Formteile sind be- _B 5 _{bis 50} Gewichtsprozent eines Polyvinylchlorids,

londers interessant, um starke Wandstärkensprünge 50 hergestellt durch Homo- oder Copolymerisation

fehlerfrei verwirkhchen zu können und für die Her- _von vinylchlorid, gegebenenfalls zusammen mit

•teilung von Teilen mit großen Wanddicken. Außer- weiteren radikalisch polymerisierbaren Mono-

dem sind verschäumte Teile aus Polyvinylchlorid- _{meren jn wä}ß_ri_ger Monomerdispersion unter

ichaum auf Grund Ares geringeren Materialverbrauchs Verwendung von olloslichen Katalysatoren und

wirtschaftlich vorteilhaft. 55 Emulgatoren, wobei vor der Polymerisation eine

Als Ausgangsmatenal wurde bisher Polyvinyl- Homogenisierung der Dispersion durch mechachlond, das nach dem Suspensions-, Emulsions- oder _{nische Einwirkung} durchgeführt wird,
Massepolymensationsverfahren hergestellt wurde, verwendet. Bei der Verarbeitung dieser Polymere fließt geeignet sind.

die Schmelze oftmals schlecht in den Verarbeitungs- 60 Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch

maschinen und beim Einspritzen in die Werkzeuge den Zusatz des nach einem speziellen Verfahren herge-

oder Düsen. Dadurch entstehen Ablagerungen und stellten Polyvinylchlorids (Komponente B) zu einem

Verbrennungen. Weiterhin geht durch Aufreißen der nach üblichen Verfahren hergestellten Polyvinyl-

Poren Gas verloren, und man erhält eine relativ hohe chlorid (Komponente A) eine Mischung entsteht,

Dichte des Fertigprodukts. 65 deren Schmelze vorteilhafte Theologische Eigen-

Es wurde versucht, durch hohe Dosierung von schäften bezüglich Porenbildung und Erhaltung der

äußeren Gleitmitteln diese Nachteile zu vermeiden. Porenstruktur aufweist. Die Schmelze hat eine gute

Dabei beeinflußt man jedoch die Festigkeitseigen- äußere Gleitwirkung, und somit klebt sie nicht an den

heißen Metallteilen beim Verarbeiten fest Ein Aufreißen der Poren und ein Zerstören der Schaumstruktur •wird damit vermieden.

Ebenso ist vorteilhaft, daß eine schnelle Plastifizierung der Mischung in der Schnecke auftritt und daß sehr geringe Gasverluste eintreten. Außerdem weisen die aus dem Material hergestellten Formkörper einen hohen Oberflächenglanz auf.

Komponente A kann nach den bekannten Verfahren der Suspensions-, Emulsions- und Blockpolymerisations-Methode hergestellt werden. Dabei können auch Comoncmere, wie z. B. Vinylhalogenide, z. B. Vinylidenchlorid, Vinylfluorid; Vinylester, beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-äthylhexanoat, Vinylversatat; Vinyläther; Acryl-, Methacryl-, Fumar- und Maleinsäure und deren Mono- oder Diester von Mono- oder Dialkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und alpha-Olefine, wie Äthylen, Propylen, Butylen, mit polymerisiert werden. Die K-Werte des Polyvinylchlorids liegen »0 meistenteils zwischen 55 und 70.

Als Komponente B wird ein nach speziellen Verfahren hergestelltes Polyvinylchlorid eingesetzt. Dabei wird Vinylchlorid gegebenenfalls mit den obenerwähnten Comonomeren zusammen in wäßriger Phase mit as öllöslichem Katalysator sowie Emulgiermittel homogenisiert. Sodann wird ohne weitere Rührung polymerisiert. Polymerisationsverfahren dieser Art sind beispielsweise in den Auslegeschriften 1 069 387 und 1 301 529 beschrieben.

Weiterhin können die Mischungen oftmals polymere Verschnittstoffe in Mengen von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtmengen der Mischung, zur weiteren Verbesserung der Porenstruktur und der Festigkeitseigenschaften der geschäumten Artikel zugesetzt werden. Insbesondere werden 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Äthylen-Vinylacetat-Copolymere mit 30 bis 60 Gewichtsprozent Äthylen, 2 bis 20 Gewichtsprozent Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, 1 bis 10 Gewichtsprozent Acrylnitril-Acrylsäureester-Copolymere oder Pfropfpolymerisate auf der Basis Methacrylsäureester-Butadien-Styrol oder Acrylnitril-Butadien-Styrol, verwendet. Auch Gemische dieser Stoffe sind einsetzbar.

Die erfindungsgemäßen Mischungen werden auch noch mit üblichen Zusatzstoffen, wie Gleitmitteln, z. B. Wachsen, langkettigen Fettalkoholen, langkettigen Fettsäureestern, Erdalkalisalzen hoher Fettsäuren, Polyäthylenen, Organopolysiloxanen, in Mengen zwisehen 0,8 und 2 Gewichtsprozent; Stabilisatoren, wie z. B. Zinnmerkaptiden, Bleiverbindungen, Barium-Cadmium-Stabilisatoren, Calzium-Zink-Stabilisatoren in Mengen zwischen 1,5 und 3 Teilen; Aktivatoren, z. B. Zinkoxyd oder Bariumstearat bis 0,2 Gewichtsprozent; zeilregulierenden Stoffen; Weichmachern bis zu 4 Gewichtsprozent, z. B. epoxidierten Sojaölen und Farben in Mengen bis zu 0,5 Gewichtsprozent, versetzt. Die Mischungen werden mit üblichen Mischwerkzeugen, wie z. B. Fluidmischern, bereitet.

Das Treibmittel kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen. Das gebräuchlichste feste Treibmittel, Azodicarbonamid, wird meist unter Zusatz eines Haftvermittlers beigemischt, wenn die Mischung als Granulat vorliegt, oder es wird bereits bei der Herstellung der Pulvermischung auf einem Schnellmischer hinzugefügt. Auch bei der Polymeric sation kann bereits Treibmittel beigefügt werden.

Hierdurch erzielt man eine besonders feine Verteilung. Bei Verwenden von flüssigen Treibmitteln entsteht das zum Treiben notwendige Gas durch Verdampfen der Treibmittel in der Verarbeitungsmaschine. Weiterhin kann das Treibmittel auch in Form von Gas, z. B. Stickstoff, direkt in die plastifizierte Schmelze in der Verarbeitungsmaschine eingespritzt werden.

Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Mischungen erfolgt auf Extrudern oder nach dem Spritzgießverfahren. Dabei werden Formteile ausgezeichneter Qualität erhalten. Beispielsweise werden durch Extrusion Fuß- und Deckenleisten, Gardinenstangen, Möbelwandprofile, Rohre, Fassadenplatten hergestellt Spritzgußformteile finden z. B. Einsatz in der Möbelindustrie, beispielsweise als Ornamente, Schubladen, Heizkörperverkleidungen, in der Radio- und Fernsehtechnik, als Lautsprecherboxen, Frontplatten, Chassis für Plattenspieler, in der Verpackungsindustrie für Kisten aller Art, Kabeltrommeln, Wasserbehälter, Kühl- und Isolierbehälter, Werkzeugkästen, in der AutomobiJindustrie als Ventilatorgehäuse, Batteriekästen, Sonnenblenden, in der Bauindustrie als Verkleidungen, Verschalungselemente, Dachsleine; es können auch Schuhabsätze, Bürstenkörper, Toilettendeckel und -brillen, Schuhleisten, Blumenkübel und Schalen im Spritzgußverfahren mit schäumbaren PVC-Mischungen hergestellt werden.

Beispiel 1

Aus folgenden Bestandteilen wurde eine verschäumbare Mischung hergestellt:

Bezeichnung

Emulsionspolyvinylchlorid mit K-Wert 60
Erfindungsgemäßer Zusatz des speziellen

Polyvinylchlorids, K-Wert 68

Zinnmerkaptid

Glyzerinfettsäureester

Gleitmittel (Hartwachs)

Zinkoxid

Bariumstearat

Epoxidiertes Sojabohneöl

Azodicarbonamid

Teile

90

10
3

0,5
0,5
0,1
0,1
4
2

Diese Mischung wurde sowohl auf einem Extruder wie auf einer Spritzgießmaschine verarbeitet. Es wurden einwandfreie Formteile erhalten. Sie hatten eine Dichte von 0,434 g/cm³ (Extrusion), 0,625 g/cm³ (Spritzguß).

Beispiel 2 (Vergleich)

Die gleiche Rezeptur wie in Beispiel 1, jedoch ohne erfindungsgemäßen Zusatz (100 Teile Emulsions-PVC), ergab Formteile mit einer Dichte von 0,674/cm³ (Extrusion).

Beispiel 3 (Vergleich)

Die gleiche Rezeptur wie in Beispiel 1, jedoch anstatt des erfindungsgemäßen Zusatzes mit 10 Teilen Copolymeres aus 90 Gewichtsprozent Vinylchlorid und 10 Gewichtsprozent Vinylacetat mit K-Wert 60 ergab eine Dichte von 0,555 g/cm³ (Extrusion).

Beispiel 4

Bei Einsatz von Suspensionspolyvinylchlorid mit K-Wert 60 anstatt von Emulsionspolyvinylchlorid in die Rezeptur des Beispiels 1 wurde eine Dichte von

0,531 g/cm³ erzielt Ohne den erfindungsgemäßen Zusatz ergab sich eine Dichte von 0,756 g/cm³.

Beispiel 5

In die in Beispiel 1 verwendete Rezeptur wurde anstatt Ε-Polyvinylchlorid Massepolyvinylchlorid mit K-Wert 61 eingesetzt. Es ergaben sich Formkörper mit Dichten von 0,552 g/cm³. Ohne den erfindungsgemäßen Zusatz wurden Dichtungen von 0,768 g/m^s erreicht.

Beispiel 6

Zu den in den Beispielen 1, 4 und 5 enthaltenen Bestandteilen wurden in weiteren Versuchen folgende Komponenten zugemischt:

a) 1 Teil Copolymeres aus 60 Gewichtsprozent Vinylacetat und 40 Gewichtsprozent Äthylen oder

b) 1 Teil Polymerisat aus Acrylnitril, Butadien und Styrol oder

c) 1 Teil Acrylnitril-Acrylester-Polymerisat.

Bei allen neun Rezepturen war keine Veränderung der Dichten an den geschäumten Formkörpern festzustellen. Es ergaben sich aber noch Verbesserungen der Fließeigenschaften, was bei komplizierten Profilien von Bedeutung sein kann.

Beispiel 7

In den Rezepturen der Beispiele 1, 4, 5 wurden die ίο Polymerbestandteile folgendermaßen geändert:

80 Teile Polyvinylchlorid (Emulsions-, Suspensions- oder Massepolymerisat, K-Wert 60),
10 Teile erfindungsgemäßer Zusatz, K-Wert 68,
iS 10 Teile Copolymeres aus Vinylchlorid und Vinylacetat, K-Wert 60.

Die Dichten der geschäumten Formkörper wurden durch Zusatz des Copolymerisates kaum verändert, ao Die Fließfähigkeitseigenschaften zeigten kleine Verbesserungen.

Claims

1 2 schäften der Schmelze ungünstig, die Zellwände reißen Patentansp.-üche: leichter auf, und man erhält ebenfalls Teile mit zu hoher Dichte.

1. Zum Verschäumen nach dem Extrusions- Außerdem hat sich gezeigt, daß die Schmelze auf oder Spritzgießverfahren geeignete thermoplastische 5 dem Weg durch die Verarbeitungsmaschinen oftmals Mischungen, bestehend aus nicht gleichmäßig plastifiziert wird. Dadurch ersetzt

_{A cnu}- _ncn .. . „ , „ sich das Treibmittel schon teilweise, wenn nc-· · julver-

A. 50 bis 95 Gewichtsprozent Homo- oder Co- ™™** aufgeschmolzenes Material standen polymerisat des Vmylchlonds und _stSSt entstehen Gasverluste durch den F.infüll-

B. 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Vinylchlorid- £ °^m ^ _{ebenfal]s Tdle mit hoher} polymerisate, hergestellt durch Homo- uaer ™ ' _{Fen)erhin ist in vielen} Fällen die Schmelze Copolymerisation von V.nylchlond gege- Jä^arfsd, und zäh genug. Deshalb können sich benenfalls zusammen mit weiteren radikalisch * _d _xblechten Dehnbarkeit der ZeIlpolymensierbaren Monomeren m waßnger ™ J _{odef nur unter hohen Gasdrücken bilden} Monomerd,spers.on unter Verwendung von _{Anderersejts reißen bei} Schmelzen mit zu niedriger olloslichen Katalysatoren und Emulgatoren, ¹S QJ™J _{dje p<jren auf und man erhält Teile mit} wobei vor der Polymensation eine Homogeni- _{d fa h Dichte Manchmal} kollabiert s.erung der Dispersion durch mechanische ^"^„„, _auch ^_{15 vor FixierU}ng der ZeIl-Emwirkung durchgeführt worden ,st. JJ^ _{durch das Abkühlen}.