DE2206804A1 - Formmassen - Google Patents

Description

Badische Αηίϋΐϊ- &. Soda-Fabrik AG

Unser Zeichen: O.Z. 27 975 Ka/AR 6700 Ludwigshafen, 11.2.1972

Formmassen

Die Erfindung betrifft Formmassen auf Basis von Polybutylenterephthalat und Verstärkungsmitteln.

Polyester aus Terephthalsäure und aliphatischen Diolen sind bekannte Stoffe. So wird z.B. der Polyester aus Terephthalsäure und Äthylenglykol seit langem zur Herstellung hochwertiger Fasern verwendet, !fen hat ebenfalls seit langem schon versucht, diesen Polyester ale Rohstoff in der Spritzgußverarbeitung zu verwenden. Dabei konnte man eine Schwierigkeit bei der Verarbeitung, nämlich die mangelnde Kristallisationsgeschwindigkeit auch durch Anwendung von Nukleierungsmitteln wie z.B. Talkum nicht vollständig beseitigen. Die Folge davon ist, daß bei der Spritzgußverarbtitung von Polyethylenterephthalat sehr lange Cycluszeiten und Formtemperaturen von über 100⁰C angewendet werden müssen.

Polybutylenterephthalat dagegen kristallisiert wesentlich schneller und bei tieferen Temperaturen, weshalb die Bearbeitung wesentlich günstiger erfolgen kann. Trotzdem ist es erstrebenswert, Polybutylenterephthalat mit Glasfasern oder Glaskugeln zu verstärken; dadurch werden insbesondere die Zugfestigkeit, der Elastizitätsmodul und die Wärmeformbeständigkeit verbessert. So wird z.B. in der DOS 2 042 447 ein Verfahren zur Herstellung von derartigen glasfasergefüllten Polyestern beschrieben.

Die bisher bekannten glasfasergefüllten Formmassen auf Basis von Polybutylenterephthalat lassen jedoch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften trotz des Füllstoffgehaltes noch Wünsche offen. Insbesondere vermögen deren Zugfestigkeiten nicht voll zu befriedigen.

Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß diese Nachteile beseitigt und damit verstärkte Polybutylenterephthalatformmassen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erzielt werden,

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wenn diese Formmassen erfindungsgemäß als Haftvermittler ein Silan enthalten, daß Epoxidgruppen als funktioneile Gruppen trägt. Insbesondere eignen sich hierbei solche Silane, die der allgemeinen Formel

(RO)₃Si-(CH₂)₅-O-CH₂-CH-CH₂ I)

entsprechen, in der R einen niedrigen Alkylrest mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet. Die zuzusetzenden Mengen dieser Zusatzstoffe betragen vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gew.-^, bezogen auf die verwendeten Verstärkungsstoffe.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe wird überraschend eine ausgezeichnete Haftung zwischen Verstärkungsmittel und Matrix erzielt, die sich nicht nur in einer Erhöhung der Zugfestigkeit, sondern u.a. auch in einer beachtlichen Verbesserung der Schlagzähigkeit äußert. -

Als Polybutylenterephthalat im Sinne der vorliegenden Erfindung soll ein Polyester gelten, der zu mindestens 85 Mol.-$ aus Terephthalsäure und Butandiol-1,4 aufgebaut ist; daneben können die entsprechenden Mengen der Terephthalsäure durch andere geeignete Dicarbonsäuren, wie z.B. Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsaure, Adipinsäure, Sebacinsäure sein. Das Butandiol z.B. kann entsprechend durch Äthylen- oder Propylenglykol, Hexandiol, Neopentylglykol oder z.B. auch Bisphenol A und seinen Umsetzungsprodukten mit Äthylenoxid ersetzt sein. Außerdem können dem Polyester Pigmente, Stabilisatoren, Antistatika und ähnliche Zuschläge inkorporiert werden.

Als Verstärkungsmittel kommen erfindungsgemäß bevorzugt Glasfasern oder Glaskugeln zur Anwendung.

Die Glasfasern können in Form von geschnittener Glasseide odör bevorzugt in Form von endlosen Glasfaserrovings eingesetzt werden. Diese Irvings werden vorher mit den erfindungsgemäßen Haftvermittlern präpariert. Daneben können auf den Glasfasern noch bekannte filmbildende Substanzen, wie z.B. Polyester vorhanden sein. ' -3-

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Die Menge der Glasfasern in dem verstärkten Polybutylenterephthalat beträgt zwischen 10 und 60 Gew.-$, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Gew.-#. Die, Länge der Glasfasern in den verstärkten Materialien soll zwischen 0,1 und 1 mm, vorzugsweise zwischen 3,i5 und 0,4 mm liegen. Die gemäß der Erfindung eingesetzten Polybutylenterephthalat e haben bevorzugt K-Werte, gemessen nach der Methode von H. Fikentscher, Cellulosechemie 13 (1932), S. 58, in einer Mischung aus Phenol/o-Dichlorbenzol bei 25⁰C in einer Konzentration von 0,53/100 ml, zwischen 55 und 80, vorzugsweise zwischen 65 und 75.

Die erfindungsgemäß als Verstärkungsmittel verwendeten Glaskugeln haben einen Durchmesser von 5 bis 200 /u, vorzugsweise von 5 bis 50/U. Die Menge der Glaskugeln in den verstärkten Polymeren beträgt zweckmäßig 10 bis 70, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-^. Sie werden vor der Einarbeitung mit den erfindungsgemäßen Haftvermittlern präpariert.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen.

Beispiel 1

Auf einem Doppelschneckenextruder wurde Polybutylenterephthalat aufgeschmolzen. Nach der Aufschmelzzone war eine Öffnung vorhanden, durch die Glasfasern in die heiße Schmelze eingebracht werden konnten. Das Gemisch Polybutylenterephthalat-Glasfasern wurde durch eine Düse ausgepreßt, als Strang abgezogen und mittels einer geeigneten Abschlagmaschine zerkleinert.

-Aus diesem Granulat wurden auf einer Schneckenspritzgußmasehine Prüfkörper gespritzt, an denen die aus Tabelle I ersichtlichen mechanischen Daten gemessen wurden. Aus den mechanischen Daten ist die beträchtliche Verbesserung ersichtlich, die durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Glycidoxypropylsilan gegenüber Mischungen ohne diesen Zusatz erzielt wird.

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Tabelle	Glasfaser:	I	Versuch I ohne Haftvermittler	2206804
Glasfasergehalt	30 io	Versuch II 0,5 ' Glycidoxypropyl silan
Einarbeitungstemperatur	2600C	30 io
Spritzgußtemperatur	24O0C	2600C
Formtemperatur	800C	2400C
Zugfestigkeit (kp/cm2) (DIN 53 455)	860	800C
Reißdehnung (#) (DIN 53 455)	4,5	1410
3,5

'J

Schlagzähigkeit (cmkp/cm ) (DIN 53 455)

Zug Ε-Modul (kp/cm ) (DIN 53 457)	Beispiel 2	86 000	97 000
Viskosität (K-Wert-Einheiten)	65,2	66,5

Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde Polybutylenterephthalat mit Glaskugeln, Größe zwischen 5 und 50 /um verstärkt. Auf einer Schneckenspritzgußmaschine wurden Pestkörper gespritzt, an denen die in der Tabelle II zusammengefaßten mechanischen Werte gemessen wurden. Die angegebenen Werte zeigen die beträchtliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe gegenüber Mischungen ohne diese Zusätze.

Tabelle	GIa skugelgehaIt	II	Versuch I	Versuch II	Versuch III
	Haftvermittler	30 io	30 io	50 io
Spritzgußtemperatur	ohne	0,2 io Epoxi- silan	0,2 io EpoxJr silan
Formtemperatur	2400C	24O0C	2400C
Zugfestigkeit (kp/cm ) (DIN 53 455)	800C	800C	8O0C
Schlagzähigkeit (cmkp/cm (DIN 53 453)	478	580	602
Zug Ε-Modul (kp/cm ) (DIN 53 457)	) 10,6	64,8	52,4
Viskosität . ' (K-Wert-Einheiten) 3 0	47 100	48 120	56 200
65,2 9833/1006	66,5	65,8 -5-

Claims (5)

Patentansprüche

1. Formmasse aus 85 bis 50 Gew.-^ Polybutylenterephthalat

und 10 bis 70 Gew.-$> eines verstärkten Füllstoffs, dadurch , daß diese Formmasse ein Silan, das Epoxid-

gruppen als funktioneile Gruppen trägt, als haftvermittlende Substanz enthalten.

2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese das haftvermittelnde Silan in Mengen von 0,1 bis 1,0 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht der Verstärkungsstoffe, enthält.

3. Formmasse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das haftvermittelnde Silan eine Verbindung der allgemeinen Formel

(RO)₃Si-(CH₂J₃-O-CH₂-CH - CH₂ (i)

in der R ein niedriger Alkylrest mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, ist.

4. Formmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß diese Glasfasern in Mengen von 10 bis 60 Gew.-$, vorzugs weise 25 bis 35 Gew.-$, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, als verstärkenden Füllstoff enthält.

5. Formmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß diese Glaskugeln in Mengen von 10 bis 70 und vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-#, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, als Verstärkungsmaterial enthalten.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

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