DE2540639B2

DE2540639B2 -

Info

Publication number: DE2540639B2
Application number: DE19752540639
Authority: DE
Inventors: Alain Nogent-Sur-Oise Hermet (Frankreich)
Original assignee: PRODUITS CHIMIQUES UGINE KUHLMANN PARIS
Current assignee: PRODUITS CHIMIQUES UGINE KUHLMANN PARIS
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1979-07-26
Also published as: BE833250A; FR2286165A1; IT1041476B; IE41695L; GB1498450A; NL7510775A; IE41695B1; FR2286165B1; DK142584C; JPS5154646A; DK142584B; DK409275A; ES440921A1; DE2540639A1; LU73377A1; JPS5321891B2

Description

auf 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid, das einen Viskositätsindex von 50 bis 180 besitzt

2. Strangpreßmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 15 bis 30 Gewichtsteile mineralischen Füllstoff enthält, dessen mittlerer Teilchendurchmesser zwischen 0,2 und 10 μ liegt

3. Strangpreßmasse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittel Schmelzpunkte zwischen 50 und 140° C besitzen.

4. Strangpreßmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,5 bis 3 Gewichtsteile eines Gemisches aus mindestens einem Schmiermittel mit niedrigem Schmelzpunkt das mit dem Polyvinylchlorid verträglich ist und mindestens einem Schmiermittel mit hohem Schmelzpunkt, das mit Polyvinylchlorid relativ wenig verträglich ist enthält

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Die Erfindung betrifft eine glasfaserverstärkte Strangpreßmasse auf Basis von Polyvinylchlorid, die als weitere wichtige Bestandteile einen mineralischen Füllstoff und ein Schmiermittel enthält und direkt in Pulverform extrudiert werden kann.

Das Prinzip der Verstärkung von thermoplastischen und Wärme härtenden Harzen durch Glasfasern ist wohlbekannt Das Einarbeiten von Glasfasern erlaubt eine beträchtliche Verbesserung bestimmter mechanischer Eigenschaften, wie des Elastizitätsmoduls und der Temperatur der Wärmeverformung.

In der Praxis werden die verstärkten Polymeren diskontinuierlich mit Hilfe von Formpressen, durch Spritzguß oder durch Imprägnieren verarbeitet Die erhaltenen Artikel halsen meistens ein befriedigendes Aussehen: glatte Oberfläche, nichterkennbare Glasfasern, Verminderung oder Unterdrückung des Schwindens.

Es gibt weiterhin kontinuierliche Verfahren, die die Herstellung von glasfaserverstärkten Rohren in zwei Stufen erlauben:

a) In einer ersten Stufe extrudiert man ein Rohr aus einer thermoplastischen Masse unter den entsprechenden Bedingungen, die dem Fachmann wohl- b5 bekannt sind;

b) in einer zweiten Stufe bearbeitet man die äußere Oberfläche des Rohrs zur Erleichterung des Haftens und bringt dann mit Hilfe von kontinuierlichen Glasfasern eine äußere Wicklung auf, wobei man ein Bindemittel verwendet um die notwendige Haftung zwischen dem Glas und dem Thermoplasten zu gewährleisten.

Diese Technik wird beispielsweise zur Herstellung von polyesterüberzogenen Polyvinylchloridrohren verwendet

Dieses Verfahren hat neben dem Nachteil, daß es in zwei Stufen durchgeführt wird, was zusätzliche Behandlungen nötig macht ferner den Nachteil, daß es eine schwere und komplizierte Wickelmaschine benötigt Die endgültig erhaltenen mechanischen Eigenschaften des Rohrs sind schließlich auch stark von den Eigenschaften des Bindemittels abhängig.

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, um durch kontinuierliches Strangpressen glasfaserverstärkte thermoplastische Profile zu erhalten. In jedem Falle, unabhängig von der Art des verwendeten Thermoplasten, besaßen die Profile eine rauhe Oberfläche, was sowohl mit dem Auge als auch mit dem Tastsinn stark wahrnehmbar war, und waren daher wirtschaftlich unannehmbar.

Ferner besaßen die Profile im Kern zahlreiche poröse Stellen, was dem erhaltenen Material eine gewisse Schlagunbeständigkeit gab.

Es wurde nun eine Strangpreßmasse gefunden, die die Herstellung von verstärkten, homogenen Gegenständen mit gutem Aussehen und ausgezeichneter Festigkeit in einem einzigen Verfahrensschritt ermöglicht Diese Masse wird durch sinnvolles Vermischen der vier folgenden Grundbestandteile erhalten: Polyvinylchlorid, Glasfasern, mineralischer Füllstoff und Schmiermittel.

Um dem Gegenstand der Erfindung zu genügen, müssen die Hauptbestandteile bestimmte Eigenschaften besitzen und in ganz bestimmten Anteilen vermischt werden.

Unter Polyvinylchlorid werden Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid und die aus einem chlorierten Monomeren und mindestens einem damit copolymerisierbaren Monomeren erhaltenen Copolymeren verstanden. Der Viskositätsindex des Polyvinylchlorids, bestimmt nach der Norm ISO R174, liegt zwischen 50 und 180 und insbesondere zwischen 70 und 120.

Die für die erfindungsgemäßen Massen geeigneten mineralischen Füllstoffe sind vorzugsweise die gefällten oder nichtgefällten Kalziumkarbonate, die oberflächenbehandelt sein können oder nicht, kolloidale Kieselsäuren, hydratisierte Tonerden, kalzinierte Tone und Aluminosilikate. Der mittlere Durchmesser der Einzelteilchen der mineralischen Füllstoffe soll zwischen 0,05 und 50 μ, vorzugsweise zwischen 0,2 und 10 μ liegen.

Die Schmiermittel werden, ohne hierauf begrenzt zu sein, aus den bekannten Schmiermitteln ausgewählt, insbesondere aus den Fettsäuren und Fettalkoholen, den Estern davon, den Paraffinwachsen und den oxidierten oder nichtoxidierten niedrigmolekularen Polyäthylenen. Ihre Schmelzpunkte liegen vorzugsweise zwischen 50 und 140⁰C.

Als Glasfasern werden solche verwendet, die von den Herstellern als verträglich mit dem eingesetzten Polyvinylchlorid empfohlen werden, insbesondere geschnittene Fasern von geringer Länge, vorzugsweise 4 bis 6 mm.

Die verschiedenen Bestandteile der Masse werden in

den folgenden Anteilen zusanunengegeben: auf 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid gibt man:

— zwischen 15 und 30 Gewichtsteile mineralischen Füllstoff. Diese große Menge an sehr feinteiligem Füllstoff, die mit dem Polyvinylchlorid innig vermischt wird, verbessert die Haftung zwischen dem Polyvinylchlorid und den Glasfasern,

— zwischen 15 und 30 Gewichtsteile Glasfasern. Der Zusatz der Glasfasern zum Gemisch vergrößert den Elastizitätsmodul der Masse um 50 bis 100%.

— zwischen 1,5 und 3 Gewichtsteile Schmiermittel; hierbei kann es sich um ein oder vorzugsweise um zwei oder drei Schmiermittel, wie sie oben genannt wurden, handeln, wobei eins einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt und mit dem Polyvinylchlorid verträglich ist und das andere einen höheren Schmelzpunkt besitzt und mit dem Polyvinylchlorid relativ wenig verträglich ist

Während nach dem Stand der Technik eine solch hohe Menge an Schmiermittel für das Extrudieren eines Polyvinylchlorids, allein oder zusammen mit Glasfasern, unannehmbar war, weil es jede Reibung zwischen den Polyvinylchloridkörnern verhindert und so keine homogene und vollständige Verschmelzung zuläßt, wurde überraschend festgestellt, daß diese hohe Schmiermitteldosis für die erfindungsgemäßen Massen unerläßlich ist Eine solche Schnüermittelmenge gestattet das innige Einarbeiten einer ungewöhnlichen Menge von Füllstoff für eine weichmacherfreie Masse in das Harz.

Zu den Bestandteilen der erfindungsgemäßen Masse können alle üblichen Hilfsstoffe zugegeben werden, die in der Strangpreßtechnik üblich sind. Solche Zusätze können beispielsweise Farbstoffe, Modifiziermittel, Stabilisatoren und andere sein. Die Art des in die Masse eingearbeiteten Stabilisators zum Schutz des Polyvinylchlorids gegen thermischen Abbau ist ohne Bedeutung.

Solche Stabilisatoren, die in den einzelnen Extrudertypen angepaßten Mengen verwendet werden, können beispielsweise Seifen von Blei, Barium, Kalzium, Zinnderivate oder auch Phosphor enthaltende Produkte sein. Es ist auch möglich, in die erfindungsgemäßen Massen Weichmacher einzuarbeiten, obwohl dies nicht nötig ist

Die verschiedenen Bestandteile können untereinander nach üblichen Techniken zur Hersteilung der Extrusionsgemische homogenisiert werden. Die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Bestandteile ist unwichtig. Vorzugsweise vermischt man jedoch vorher die verschiedenen Bestandteile mit Ausnahme der Glasfaser. In einem schnellen Mischer werden die verschiedenen Bestandteile bei Temperaturen unter 130° C gerührt Dann wird das Gemisch vorzugsweise auf eine Temperatur unter 50" C in einem langsamen Mischer gekühlt, beispielsweise einem Schaufelmischer, und in das erhaltene Pulver die Glasfasern eingearbeitet.

Mit der erfindungsgemäßen Masse können durch Strangpressen in einem einzigen Verfahrensschritt solche verstärkten Produkte wie Profile, Rohre und andere mit verbesserten Eigenschaften, beispielsweise ohne innere Poren, mit ausgezeichneter Festigkeit und glatter Oberfläche mit ausreichenden Mengen an mineralischen Füllstoffen erhalten werden.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung. Die in den Beispielen angegebenen Mengen werden in Gewichtsteilen ausgedrückt

Beispiele Ibis6

Die Zusammensetzung und die erhaltenen Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle wiedergegebea Mit Ausnahme der Glasfasern rührt man in einem schnellen Mischer die verschiedenen Bestandteile während einer ausreichenden Dauer, um ein homogenes Gemisch zu erhalten, wobei man die Temperatur bis auf 120° C ansteigen läßt

Die Glasfasern werden dann in das auf 40° C abgekühlte Gemisch in einen langsamen Schaufelmischer eingearbeitet (Beispiele 3 bis 6).

Das Gemisch wird zwischen 160 und 190° C in einer einschraubigen Strangpresse von 60 mm Durchmesser

is und 1200 mm Länge mit einem Formwerkzeug, das die Herstellung eines Rohres von 32 nun äußerem Durchmesser und 2,6 mm Stärke gestattet, extrudiert Das Ausweitgerät, das der Düse folgt, hat eine Länge von 300 mm und das Kalibrieren des Rohrs erfolgt durch Vakuum.

Beispiel 7

Man geht wie in den Beispielen 3 bis 6 vor und stellt eine Masse der folgenden Zusammensetzung her, die man extrudiert:

— Polyvinylchlorid mit dem

Viskositätsindex 75 100

— dibasisches Bleiphosphit 3

— dibasisches Bleistearat 1

— Glasfasern von 6 mm Länge 20
— Kalziumkarbonat (mittlerer

Durchmesser 0,5 μ) 20

— 1,2-Hydrostearinsäure 0,5

— oxidiertes Polyäthylenwachs AC 629 A,
Schmelzpunkt 105° C 0,5

— Kalziumstearat 0,5

Man erhält ein porenfreies Rohr, das eine glatte Oberfläche, eine Biegebruchfestigkeit nach Young von 55 000 kg/cm² und eine Temperatur der Verformung in der Wärme von 81°C besitzt

Beispiel 8

Wie in den Beispielen 3 bis 6 stellt man eine Masse der folgenden Formulierung her, die man dann extrudiert:

— Polyvinylchlorid,

Viskositätsindex 105 100

— Zinnbutylmercaptid 1,5

— Modifiziermittel PLASTIFLO AOl 1

— Glasfasern von 6 mm Länge 20

— Kalzium- und

Magnesiumaluminosilikat (0,2 μ) 20

— flüssiges Paraffin 0,6

— Glyzerinmonostearat 1,2

— oxidiertes Poiyäthylenwachs AC 629 A,
Schmelzpunkt 105°C 03

Man erhält ein Rohr mit glatter äußerer Oberfläche und einer Biegebruchfestigkeit nach Young von 60 000 kg/cm*.

Beispiele
1

Polyvinylchlorid,	IGO	100	100	100	100	IOC
Viskositätsindex 110
Barium-, Cadmiumlaurat	2	1	2	2	2	2
Organisches Phosphit	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
POLYGARD
Glasfasern von 6 mm Länge	_	—	20	20	20	20
Fiberglas 885 der OCF
Kalziumkarbonat (mittlerer	-	10	-	10	20	20
Teilchendurchmesser 0,5 μ)
1,2-Hydroxystearinsäure	-	-	-	0,3	0,3	0,6
Oxidiertes Polyäthylen	0,3	0,3	0,5	0,5	OJS	0,7
wachs AC 629 A, Schmelz
punkt 105⁰C
KaJziumstearat	0,5	0,5	0,5	0,5	Oj	1
Eigenschaften der erhalte
nen Rohre
Elastizitätsmodul (kg/mm³)	260	290	560	570	570	560
Kerbschlagzähigkeit nach	3	4	8	9	5	10

Izod (kg/cm"¹)

Aussehen der Oberfläche
und Struktur

Temperatur der Verformung
unter Belastung (⁰C)

glatt glatt rauh rauh rauh glatt

homogen homogen mikroporös homogen mikroporös homogen

69 71 76 78 81 76

Claims

Patentansprüche:

1. Pulverförmige glasfaserverstärkte Strangpreßmasse auf der Basis von Polyvinylchlorid, gekennzeichnet durch einen Gehalt von:

— 15 bis 30 Gewichtsteilen mineralischem Füllstoff, dessen Einzelteile einen mittleren Durchmesser von 0,05 bis 50 μ besitzen, ι ο

— 1,5 bis 3 Gewichtsteilen wenigstens eines Schmiermittels und

— ! 5 bis 30 Gewichtsteilen Glasfasern