DE2528563A1

DE2528563A1 - Thermoplastische fuellmassen, verfahren zur herstellung derselben und kunststoffmassen mit einem gehalt an ihnen

Info

Publication number: DE2528563A1
Application number: DE19752528563
Authority: DE
Inventors: Franco Ranalli
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276349A1; NL7507565A; JPS5119051A; BE830725A; FR2276349B1; ES438917A1; IT1015498B; GB1508874A

Description

DR. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

806 DACHAU bei MÜNCHEN

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AM HEIDEWEG 2

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Konto-Nr. 1368 71

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P 821

Beschreibung zur Patentanmeldung

MONTEDISON S.p.A. Milano, Italien

betreffend

Thermoplastische Füllmassen, Verfahren zur Herstellung derselben und Kunststoffmassen mit einem Gehalt an ihnen

Die Erfindung betrifft das Verdichten von pulverförmigen Produkten, insbesondere sehr voluminösen mineralischen Füllstoffen, mittels eines besonderen Bindemittels und die so erhaltenen Mischungen mit der Konsistenz von körnigen Massen, die ausreichend dicht beziehungsweise kompakt und fein sind, um anschließend dem mechanischen Mischen mit thermoplastischen Materialien zur Überführung in Fertigprodukte mit Hilfe von

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herkömmlichen Spritzpreß- und/oder Strangpreßverfahren unterworfen werden zu können, sowie die so erhaltenen Kunststoff mass en.

Es ist bereits bekannt, daß Fertigproduktgegenstände im wesentlichen auf der Grundlage von mit mineralischen und/oder organischen pulverförmigen Füllstoffen gefüllten und/oder verstärkten thermoplastischen Materialien durch Spritzpressen und/oder Strangpressen nach den folgenden Verfahren hergestellt werden können:

1·) Herstellung einer Kompoundmasse aus

einem Füllstoff und thermoplastischen Produkt durch Vorhomogenisieren im geschmolzenen Zustand und anschließendes Körnen der Kompoundmasse, so daß sie herkömmlichen Spritzpressen und/oder Schneckenstrangpressen leicht zuführbar gemacht wird.

2.) Herstellung von mechanischen Mischungen, bestehend aus pulverförmigen Füllstoffen und pulverförmigen Polymerkunststoffen, wenn diese in solcher Form verfügbar sind.

Die Möglichkeit des anschließenden Spritzpressens und Strangpressens von solchen Mischungen hängt streng von der Form der Förderschnecken der Verarbeitungsmaschinen und dem Grad der Voluminösität (Schüttgewicht) der zugeführten Pulver ab.

Ein typisches Beispiel für dieses Verfahren ist die Verarbeitung der sogenannten

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"Trockenmischungen" auf der Grundlage von Polyvinylchlorid in Pulverform und mineralischen Füllstoffen.

3.) Aus Körnern von Kunststoffmaterialien und verhältnismäßig bescheidenen Mengen von im allgemeinen unter 20 Gew.-^ von pulverförmigen mineralischen Füllstoffen hergestellte mechanische Mischungen, die anschließend zum Formpressen und/oder Strangpressen zur Erzielung von Endproduktgegenständen zu befördern sind.

Die Grenzen des letztgenannten Verfahrens bestehen im Unvermögen der üblichen Plastifizierschnecken, insbesondere Einschnecken, ein Agglomerat beziehungsweise Aggregat nicht homogener Art, wie eine aus thermoplastischen Körnern und nicht schmelzbaren Pulvern bestehende mechanische Mischung, regelmäßig zu sammeln und auf den zentralen Schmelzkörper der Plastifiziermaschine zu befördern.

Insbesondere wenn der Füllstoff ein sehr voluminöses Pulver ist, ist die Sehneckenzuführungsleistung praktisch Null, wenn nicht spezielle Schnecken verwendet werden, die jedoch nicht Teil der üblichen Ausrüstung von handelsüblichen Spritzpressen zum Pressen von körnigen thermoplastischen Produkten bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik Füllmassen, mit welchen

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in Mischung mit Kunststoffen in einfacher Weise in herkömmlichen Spritzpreß- und/oder Strangpreßmaschinen innerhalb eines weiteren Bereiches von Zusammensetzungen und Bedingungen unter guter Einverleibung der Füllmassen in die Kunststoffe überlegene Fertigproduktgegenstände erhalten werden können, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Füllmassen und Kunststoffmassen mit einem Gehalt an ihnen zu schaffen.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß es ausreicht, die pulverförmigen mineralischen und/oder organischen Füllstoffe mit polymeren Bindemitteln, insbesondere amorphem Polypropylen, zu behandeln, um ein Verdichten solcher Füllstoffe zur Form von Körnern beziehungsweise Grieß, welche beziehungsweise welcher zusammen mit anderen thermoplastischen Körnern durch einfaches mechanisches Mischen in einem sehr weiten Bereich von Zusammensetzungen herkömmlichen Spritzpreß- und/oder Strangpreßmaschinen zugeführt und in diesen dispergiert werden können, herbeizuführen.

Es ist möglich, die Plastifizierschnecke selbst dann regelmäßig zu speisen, wenn das Verhältnis des körnigen Polymers zum verdichteten Füllstoff 3 : 7 beträgt.

Gegenstand der Erfindung sind daher thermoplastische Füllmassen für Kunststoffe in Form von Körnern beziehungsweise leicht zu zerbrechenden Blöcken mit einem Gehalt an 75 bis 90 Gew.-9ε von 1 oder mehr bis 300⁰G wärmebeständigen pulverförmigen mineralischen und/oder organischen Füllstoffen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie auch 10 bis 25 Gew.-96 von 1 oder mehr polymeren Bindemitteln, welche bei Raumtemperatur fest und bis zu 300⁰C wärmebeständig sind und im geschmolzenen Zustand eine Viskosität von nicht über 300 000 P, gemessen bei

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120⁰C, haben, enthalten.

Insbesondere wurde festgestellt, daß wenn das Verdichten der Füllstoffe in Pulverform in einem Eindringarmmischer (penetrating-arm mixer), wie einem üblichen geschlossenen Banbury-Mischer für Gummi, durchgeführt wird, es möglich ist, die Masse am Ende des Mischens in Form eines zusammenhaftenden Grießes abzuführen, vorausgesetzt daß der Bindemittelgehalt 10 bis 25 Gew.-#, insbesondere 10 bis 20 Gew.-τέ, bezogen auf die gesamte Masse, beträgt. Dieser Grieß kann für das anschließende Spritzpressen und/oder Strangpressen unmittelbar verwendet werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind daher die erfindungsgemäßen thermoplastischen Füllmassen in Form von zusammenhaftendem Grieß und/oder bei Raumtemperatur in herkömmlichen Brechern beziehungsweise Mühlen für Kunststoffmaterialien bei Raumtemperatur leicht zu zerbrechenden Blöcken, wobei das Verhältnis des Füllstoffes zum Bindemittel 9 : 1 bis 4 : 1 beträgt.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete thermoplastische polymere Bindemittel muß wie bereits erwähnt den folgenden Anforderungen genügen:

a) Es muß bei Raumtemperatur fest sein

und im geschmolzenen Zustand eine Viskosität von nicht über 300 000 P, gemessen bei 120⁰C, haben und

b) es muß bis Temperaturen von 300⁰C wärmebeständig sein, das heißt, daß es keine Pyrolyse zu Gas erleidet.

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Die beaten Ergebnisse werden erzielt, wenn das Polymer eine Viskositäten von 20 bis 150 000 P im geschmolzenen Zustand bei 12O⁰O entsprechende Fließfähigkeit hat. Es ist möglich, sowohl bei Raumtemperatur amorphe als auch bei Raumtemperatur kristalline Polymere zu verwenden, vorausgesetzt daß sie den obigen Anforderungen genügen. Bevorzugte Polymere sind solche mit sehr niedrigen Molekulargewichten, da sie das Dispergieren des Füllstoffes erleichtern.

Einige bevorzugte Beispiele für für die erfindungsgemäßen Massen verwendbare Polymere sind die amorphen beziehungsweise wenig kristallinen Polymere von Olefinen, insbesondere ataktiechen beziehungsweise überwiegend ataktischen Polypropylenen sowie Polybuten-(1)-en und Polyhexenen, die amorphen beziehungsweise im wesentlichen amorphen Copolymere von Äthylen und Propylen, die Polyäthylene niedriger Dichte und die Copolymere von Äthylen und/oder «»(-Olefinen mit polaren Monomeren, wie Vinylacetat und Acrylsäurealkylestern.

Die pulverförmiger Füllstoffe können von irgendeinem Typ sein, nämlich Minerale, wie Silikate, Aluminate, Silicoaluminate und Carbonate, vorzugsweise solche von Erdalkalimetallen, beziehungsweise pulverfÖrmige Füllstoffe organischer Art, vorausgesetzt daß sie die folgenden Eigenschaften haben:

a) Wärmebeständigkeit bis zu 500⁰C, das heißt, daß sie keine Pyrolyse zu Gas erleiden.

b) Teilchengrößen von 2 bis 100 u.

Einige Beispiele für verwendbare Füllstoffe sind Kaolin, Talk und Calciumcarbonat.

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Das Verdichten des Füllstoffes mit dem Bindemittel kann im allgemeinen durch Homogenisieren in der Wärmein an sich bekannter Weise durchgeführt werden.

Gegenstand der Erfindung sind auch Kunststoffmassen als dem Einfülltrichter von herkömmlichen Spritzpressen und/oder Einschneckenstrangpressen unmittelbar leicht zuführbare und in diesen leicht dispergierbare mechanische Mischungen in körniger Form beziehungsweise Pulverform, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie bis zu 75 Gew.-einer erfindungsgemäßen Füllmasse, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung, und thermoplastische amorphe beziehungsweise kristalline Polymere beziehungsweise Copolymere enthalten.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurden 30 kg amorphes Polypropylen mit einer Brookfield-Viskosität von 2 000 cP bei 180⁰C und unmittelbar danach 150 kg Talk mit einer Teilchengröße um 30 /u einem mit Hilfe von in seinem Mantel umlaufendem Dampf unter 4- kg/cm erhitzten 100 1 Banbury-Mischer zugeführt.

Naoh 6 Minuten langem Mischen wurde der Mischer entladen. So wurde ein feiner Grieß ohne jegliche Spuren von nicht einverleibtem Talkpulver erhalten. Das Entladen erfolgte, als der Mischer eine Temperatur von etwa 160°0 erreicht hatte. Die körnige Masse wur.de auf Raumtemperatur kühlen gelassen.

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60 Gew.-Teile des erhaltenen Grießes wurden mit 40 Gew.-Teilen Polypropylenkörnern mit einem Schmelzindex von etwa 8 mechanisch vermischt und dann unmittelbar einer Spritzpresse zugeführt.

Der erhaltene Fertigproduktgegenstand enthielt 40 Gew.-# kristallines Polypropylenhomopolymer, 10 Gew.-^ amorphes Polypropylen und 50 Gew.-% Talk.

Das Aussehen war homogen und der Spritzpreßvorgang war gegenüber dem beim Speisen der Maschine mit einer durch Vorhomogenisieren aller Bestandteile in der Wärme hergestellten Kompoundmasse mit derselben Füllstoffkonzentration unverändert.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, das Gewichtsverhältnis des Bindesmittels (amorphes Polypropylen) zum Talk wurde jedoch auf 20 : 80 eingestellt, Am Mischerauslaß wurden Blöcke, welche sich als ausreichend zerbrechbar erwiesen, um in einer herkömmlichen Mühle zur Wiederverarbeitung von Kunststoffmaterialabfällen zerbrochen zu werden, erhalten.

Beispiel 3

Zum Nachweis der Möglichkeit, die Leistung der Spritzmaschine! beim Speisen derselben mit mechanischen Mischungen aus einem Propylenhomopolymer und verdichteten Füllstoffen nach der Erfindung unverändert halten zu können, wurden die folgenden Versuche durchgeführt:

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Einer Spritzpresse mit einer Nennkapazität von 200 g, einer Plastifiziereinschnecke, einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser von 20 und einer Form für erleichterte Formkästen mit Abmessungen von 60 cm χ 40 cm χ 15 cm und Durchschnittsgewichten von g wurden aufeinanderfolgend die folgenden Massen zugeführt;

Eine in der Wärme vorhomogenisierte Kompoundmasse mit einem Gehalt an 25 Gew.-$ Talk und 75 Gew.~% Propylenhomopolymer, welche zur Form von regelmäßigen Körnern stranggepreßt und tablettiert beziehungsweise zerschnitten wurde_e Diese Masse war die Vergleichsmasse (a).

Mechanische Kompoundmassen (b), (c) und (d), deren Zusammensetzungen in der folgenden Tabelle zusammen mit den hauptsächlichen mechanischen Eigenschaften des gepreßten Materiales zusammengestellt sind.

In allen Fällen waren die Betriebsbedingungen des Fressens gegenüber denen bei der Vergleichsmasse unverändert, wobei speziell der Preßvorgang auf 15 Sekunden festgesetzt war.

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Endzusammensetzung des hergestellten Fertigproduktgegenstandes in $ (1)

	Mechanische Eigenschaften bei 23⁰C	ASTM-MeB-	Amorphes Poly	O	10	12	17
		verfahren	propylen				■ I
			Talk	25	40	48	52
			Kristallines
cn			Propylenhomo-	75	50	40	35
CD			polymer
OO
83/C			Bezeichnung der Masse	(a)	(b)	(c)	(d)
CO	Spezifisches Gewicht in g/cm	D 1505		1,05	1,23	1,33	1,38
CO	Elastizitätsmodul beim Biegen in kg/cm	D 790		24 500	24 000	23 600	24 000
	Zugfestigkeit in kg/cm	D 638		330	250	215	200
	Bruchdehnung in $	D 638		30	25	15	1,5

ro cn ro oo cn cn co

(a) Vergleichsprobe: Körnige Kompoundmasse,

welche durch Vorhomogenisieren der "beiden Bestandteile in der Wärme und anschließendes Körnen erhalten wurde.

(1) Der in den mechanischen Mischungen (b), (c) und (d) verwendete aus mit amorphem Polypropylen verdichtetem Talk "bestehende Grieß hatte die im Beispiel 2 angegebene Zusammensetzung, das heißt er enthielt 80 Gew.-% Talk.

Bemerkung 1: Die Spritzpreßvorgänge und -temperaturen waren in den 4- Fällen dieselben.

Bemerkung 2: Ein Versuch zum unmittelbaren Pressen von kristallinen Propylenhomopolymerkörnern mit Talkpulver führte zur Erzielung von uneingeschränkt nicht homogenen Produkten als Füllstoffdispersionen.

Beispiel 4-

Nach der Verfahrensweise des Beispieles 2 wurde in einem Banbury-Mischer aus Calciumcarbonat und amorphem Polypropylen in einem Gewichtsverhältnis von 85 s 15 ein Grieß unmittelbar hergestellt.

Die anschließende Verarbeitbarkeit dieser körnigen Kasse war der der im Beispiel 2 erhaltenen ähnlich.

Patentansprüche 509883/0903

Claims

Patent ansprüche

1.) Thermoplastische Füllmassen für Kunststoffe in Form von Körnern beziehungsweise leicht zu zerbrechenden Blöcken mit einem Gehalt an 75 bis 90 Gew.-$> von 1 oder mehr bis 300⁰G wärmebeständigen pulverförmigen mineralischen und/oder organischen Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch 10 bis 25 Gew.-# von 1 oder mehr polymeren Bindemitteln, welche bei Raumtemperatur fest und bis zu 300⁰C wärmebeständig sind und im geschmolzenen Zustand eine Viskosität von nicht über 3Oi

halten.

über 300 000 P, gemessen bei 120⁰C, haben, ent-

2·) Füllmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus 1 oder mehr amorphen beziehungsweise im wesentlichen amorphen jolyolefinen, insbesondere amorphen beziehungsweise im wesentlichen amorphen Polypropylenen, amorphen beziehungsweise im wesentlichen Äthylen/Propylen-Copolymeren, Polyäthylenen niedriger Dichte und/oder Copolymeren von Äthylen und/oder o(-01efinen mit Comonomeren polarer Art besteht.

3.) Füllmassen nach Anspruch 1 oder 2 in Form von zusammenhaftendem Grieß und/oder bei Raumtemperatur in herkömmlichen Brechern beziehungsweise Mühlen für Kunststoff materialien bei Raumtemperatur leicht zu zerbrechenden Blöcken, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Füllstoffes zum Bindemittel 9 : 1 bis 4 : 1 beträgt.

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4·) Verfahren zur Herstellung der Füllmassen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Füllstoff und das Bindemittel in an sioh bekannter Weise warm homogenisiert.

5·) Kunststoffmassen als dem Einfülltrichter von herkömmlichen Spritzpressen und/oder Einschneckenstrangpressen unmittelbar leicht zuführbare und in diesen leicht dispergierbare mechanische Mischungen in körniger Form beziehungsweise Pulverform, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 75 Gew.-^ einer Füllmasse nach Anspruch 1 bis 3, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung, und thermoplastische amorphe beziehungsweise kristalline Polymere beziehungsweise Copolymere enthalten.

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