DE2351545C2

DE2351545C2 - Wärmehärtbare, für Spritzgußverarbeitung geeignete Formmasse

Info

Publication number: DE2351545C2
Application number: DE2351545A
Authority: DE
Inventors: Thornton Ross Pittsfield Mass. Calkins
Original assignee: Plastics Engineering Co
Current assignee: Plastics Engineering Co
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-10-13
Publication date: 1984-10-11
Also published as: GB1416605A; BR7308301D0; MX3481E; IT999005B; AU6221873A; JPS5532524B2; ZA737716B; SE438816B; AR198538A1; SE401515B; FR2205542B1; NL7313926A; DE2351545A1; CA1015082A; JPS505442A; FR2205542A1; SE7712792L

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmehärtbare, für ■ Spritzgußverarbeitung geeignete Formmasse, die Pellets mit einem Durchmesser von wenigstens 1,6 mm aus . ^Phenol-Aldehydharz und einem Füllstoff sowie ein Me-(tallsalz einer langkettigen Fettsäure mit 8 bis 20 Kohilenstoffatomen, insbesondere Zinkstearat, enthält.

Derartige Formmassen sind beispielsweise aus der GB-PS 77 48 05 bekannt. Danach werden verschiedenartige Zusatzstoffe, die zur Modifizierung des wärmehärtenden Harzes benutzt werden, mit dem Harz gemischt, und dann wird die Mischung extrudiert und zu il Pellets ausgeformt. Dabei können neben beispielsweise ' 'i Farbstoffen, Pigmenten, Katalysatoren usw. während des Pulverisierungs- und Mischvorganges' dem Harz auch Formenschmiermittel wie beispielsweise Zinkstea- > rat zugesetzt werden. In jedem Falle wird eine homoge-. ne Mischung erzeugt und zu Pellets ausgeformt, die dann die Formmasse bilden.

Derartig hergestellte, aus Pellets bestehende Formmassen lassen sich jedoch häufig noch nicht gleichmäßig igenug verarbeiten, wobei zuweilen auch die Spritzgußformen nur unvollständig gefüllt werden, und liefern unter Umständen auch Podukte, deren Dichte über den ausgeformten Gegenstand ungleichmäßig ist.

Aus der US-PS 35 09 247 ist es bekannt, eine Formmasse für die Spritzgußverarbeitung herzustellen, bei der einem plastischen Material vor dem Extrudieren Zusatzstoffe beigemischt werden, indem das plastische Material zu Pellets, die eine spezielle geriffelte Oberfläche aufweisen, ausgeformt und ein Härtungsmittel als Zusatzstoff auf die Fellets aufgestäubt wird und die so bestäubten Pellets in einen Extruder gegeben werden, wo das aufgestäubte Material mit dem geschmolzenen plastischen Material innig gemischt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine verbesserte wärmehärtbare Formmasse für Spritzguß zu schaffen, die über lange Zeit gleichmäßig durch die Spritzgußmaschine läuft und außerdem ein Produkt mit gleichmäßiger Dichte liefert.

Diese Aufgabe wird bei einer Formmasse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Metallsalz den Pellets zugemischt ist. Eine derartige Formmasse läßt sich ohne Schv/ierigkeiten über lange Zeit zu

gleichmäßig ausgeformten Teilen verspritzen, die eine hohe und gleichmäßige Dichte haben.

Jn weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet das Metallsalz auf den Pellets einen Überzug.

Die Menge des MetaiisaUes beträgt vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht der Pellets.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsgrad der Pellets weniger als 23 beträgt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Falls nichts anderes angegeben, beziehen sich die Prozentsätze und Teile auf das Gewicht.

Beispiel I

Ein Phenolformaldehydharz wurde durch Umsetzung von etwa 0,7 Mol Formaldehyd pro Mol Phenol in An-Wesenheit eines Säurekatalysators, der anschließend neutralisiert wurde, unter Ausbildung eines Novolaks hergestellt

) Das Novolak wurde zusammen mit etwa 16 Gew.-% Hexamethylentetramin, bezogen auf das Gewicht des Novolaks, zu einer feinen Teilchengröße gemahlen. Die Harzmischung wurde dann mit etwa 35 Gew.-°/o Asbestfasern und etwa 15 Gew.-°/o unter Ausbildung einer 50/50-Mischung gemischt. Die Mischung wurde dann in einem Schneckenextruder bei einer Temperatur von etwa 104⁰C, die ausreichte, um das Harz zu schmelzen, vermischt. Die geschmolzene Mischung wurde durch die Schnecke transportiert und durch eine Austrittsöffnung von etwa 3,2 mm Durchmesser extrudiert. Das Extrudat wurde dann zu Pellets von etwa 3,2 mm Länge zerkleinert. Die Pellets wurden schnell abgekühlt, um eine Vergrößerung des Molekulargewichtes des Harzes und eine Agglomeration der Pellets zu verhindern. Die Pellets wiesen eine im wesentlichen gleichmäßige Größe auf.

Die Pellets wurden dann mit 0,1 Gew.-% Zinkstearat, bezogen auf das Gewicht der Pellets, gemischt.

Die Pellets hatten einen Verdichtungsgrad von 2,12, der nach dem ASTM-Verfahren D1895, Verfahren B, dadurch bestimmt wurde, daß die Preßdichte des gepreßten Gegenstandes durch die scheinbare Dichte der Pellets dividiert wurde.

Beispiel II

so Beispiel I wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß kein Zinkstearat verwendet wurde.

Beispiel IH

Beispiel ί wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 0,1 Gew.-% Zinkstearat mit dem Harz und den Füllstoffen gemischt wurde, bevor das Vermischen in einem Schneckenextruder und das Pelletisieren stattfanden. Die ausgeformten Pellets wurden nicht wie in Beispiel I mit Zinkstearat gemischt.

Beispiel IV

Die Materialien der Beispiele I bis III wurden unter Verwendung einer Schneckenspritzgußmaschine bei einer Temperatur von etwa 99° C mit einer Spritzformtemperatur von 171⁰C verpreßt. Jedes in den Beispielen I bis iV hergestellten Materialien wurde dem Einfüll-

trichter der Schneckenspritzgußapparatur separat zugeführt. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Probe

Ergebnisse

Beispiel I Die Apparatur preßte 30 Minuten lang
reibungslos und mit gleichmäßigem
Gewicht der gepreßten Teile.

Beispiel Il Innerhalb von 5 Minuten wurde die

PreßgeEchwindigkeit ungleichmäßig, die Teile wiesen ein Untergewicht auf und
waren unvollständig gefüllt, die
Gewchwindigkeit der
Schneckenbewegung sank ab, und etwa 10 Minuten nach Beginn des
Spritzpressens stoppte schließlich die
Schneckenbewegung vollständig.

Beispiel IU Es wurden die gleichen Ergebnisse
erzielt wie mit dem Material nach
: Beispiel IL

Beispiel V

Beispiel III wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß .' darin 2,0 Gew.-°/o Zinkstearat anstelle von 0,1 Gew.-% verwendet wurden. Wenn dieses Material im Spritzgußverfahren unter Verwendung der gleichen Schneckenspritzgußmaschine wie in Beispiel IV und unter den gleichen Bedingungen verarbeitet wurde, dann waren die ■Ergebnisse genau die gleichen wie sie mit dem Material 'iiach Beispiel II erhalten wurden; es wurde nämlich eine sehr schlechte Spritzgußverarbeitung erzielt.

Wie in den vorstehenden Beispielen gezeigt, werden die Spritzgußeigenschaften der Pellets durch Zusammenmischen des Zinkstearats mit den Ausgangsstoffen in dem Schneckenextruder unter Bildung einer gleichmäßigen Mischung des Zinkstearats in den Pellets nicht verbessert Das Zinkstearat muß äußerlich mit den Pellets gemischt werden, um eine gute hitzehärtende, im Spritzgußverfahren verarbeitbare Phenol-Aldehyd-Zusammensetzung zu ergeben. Ein niedriger Verdichtungsgrad der Pellets führt dabei zu einer besseren Zuführung der Pellets in die Spritzgußmaschine und bei der Verpackung zu einem besseren Packfaktor. Der Verdichtungsgrad ergibt sich als Verhältnis zwischen der Dichte des gepreßten Teiles und der scheinbaren Dichte der Zusammensetzung vor dem Pressen. Je höher die scheinbare Dichte der Preßzusammensetzung ist, um so niedriger ist der Verdichtungsgrad.

Das zur Herstellung der Formmasse verwendete Phenol-AIdehyd-Harz kann ein beliebiges Phenol-Aldehyd-Harz sein, welches durch Reaktion von weniger als 1 Mol bis mehr als 1 Mol Aldehyd pro Mol Phenol unter bestimmten Bedingungen zur Erzeugung des Harzes hergestellt wird. Wenn weniger als 1 Mol eines Aldehyds verwendet wird, so wird das so erzeugte Harz allgemein als »Novolak« bezeichnet.

Obgleich ein beliebiges Aldehyd verwendet werden kann, wie beispielsweise Formaldehyd, para-Formal-. dehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Furfuraldehyd usw., so ist doch der bevorzugte Aldehyd Formaldehyd.

Wenn mehr als 1 Mol Aldehyd pro Mol Phenol verwendet wird, so wird ein Einstufenharz erzeugt, das durch bloße Einwirkung von erhöhten Temperaturen in einen unschmelzbaren Zustand überführt wird. Bei dem in der Erfindung verwendbaren Einstufenharz handelt es sich um ein solches, das durch Reaktion von mehr als 1 Mol eines Aldehyds pro Mol Phenol und vorzugsweise 1,1 bis 3,0 MoI Aldehyd pro MoI Phenol hergestellt wird. Auch in diesem Falle ist der bevorzugte Aldehyd Formaldehyd. Das am besten für die Herstellung der Preßmassen geeignete Einstufenharz liegt in Pulverform vor. Das Verfahren zur Herstellung der Pellets umfaßt das Extrudieren der Harzzusammensetzung durch die Austrittsöffnung eines Schneckenextruders, um dann durch

ίο Zerkleinerung des Extruders die Pellets zu bilden. Das Verfahren erfordert die Zuführung ausreichender Hitze in den Extruder, um das Harz zu schmelzen, wobei jedoch nicht so viel Wärme zugeführt werden darf, daß ein Härten des Harzes eintritt. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn die Harzzusammensetzungen einer Temperatur von weniger als 143°C ausgesetzt v/erden, dies ausreicht, um ein Härten des Harzes in dem Extruder zu verhindern. Im allgemeinen liegt die optimale Temperatur zwischen etwa 93 und 115⁰C. Es können jedoch auch niedrigere Temperaturen verwendet werden in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Preßmasse und

" "dem verwendeten Novoiak.

Es ist zweckmäßig, die Pellets in dem Maße, wie sie hergstellt werden, schnell abzukühlen, um ein Fort-"schreiten der Härtung des Harzes und eine Agglomeration der Pellets zu verhindern. Wenn jedoch in dem Schneckenextruder niedrigere Temperaturen verwendet werden, reicht es aus, zum Kühlen die Pellets lediglich der Raumtemperatur auszusetzen.

Das dem Schneckenextruder zügefuhrte Material kann entweder vorgemischt sein, oder aber die einzelnen Ausgangsstoffe können direkt in den Einfülltrichter des Schneckenextruders gegeben werden. Die Materialien können dabei dem Schneckenextruder entweder bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen zugeführt werden. Falls sie bei erhöhten Temperaturen zugeführt werden, haben sich Temperaturen im Bereich von 65 bis 12O⁰C als besonders geeignet erwiesen.
Die verwendeten Füllstoffe sind allgemein üblich für Phenolpreßmassen. Sie umfassen solche Füllstoffe, wie Asbestfasern, Holzmehl, Baumwollflocken, Zelluloseflocken, Wollflocken, Aluminiumsilikat, Calciurncarbonat, Talke, Glasfasern usw. sowie beliebige Kombinationen dieser oder anderer bekannter Füllstoffe, die für Phenolpreßmassen verwendbar sind. Darüber hinaus werden weiterhin Zusätze, wie Kalk, Stearinsäure usw. verwendet.

Die anstelle des in den Beispielen benut7;ten Zinkstearats mit gieichern Ergebnis verwendbaren Metallsalze langkettiger Fettsäuren sind Lithium-, Natrium-, Magnesium-, Calcium-, Barium-, Zink-, Cadmium- und Aluminiumsalze von gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder geradkettigen, einbasischen oder zweibasischen Fettsäuren mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, die solche Säuren, v/ie Palmitinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure, Ölsäure, Pipelinsäure, Sebazinsäure, Adipinsäure, Recinolsäure und Palmitoleinsäure umfassen. Die verwendete Menge beläuft sich auf 0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der verwendeten Pellets.

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmehärtbare, für Spritzgußverarbeitung geeignete Formmasse, die Pellets mit einem Durchmesser von wenigstens 1,6 mm aus Phenol-Aldehydharz und einem Füllstoff enthält sowie ein Metallsalz einer langkettigen Fettsäure mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere Zinkstearat, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz den Pellets zugemischt ist.

2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz auf den Pellets einen Überzug bildet.

3. Formmasse nach Anspruch ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Metallsalzes 0,05 bis 2,0 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht der Pellets, ausmacht.

4. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsgrad der Pellets weniger als 2,3 beträgt.