DE2616754C2

DE2616754C2 - Formmasse auf der Basis von Polybutylenterephthalat

Info

Publication number: DE2616754C2
Application number: DE2616754A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. 6140 Bensheim Breitenfellner; Josef Dr. 6141 Einhausen Hrach
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-04-18
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1986-07-03
Also published as: FR2307848A1; GB1479875A; FR2307848B1; JPS51127149A; DE2616754A1; NL7603592A; CH595416A5; CA1157989A; NL190724C; NL190724B; US4052356A

Description

2. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 40 Gew.-% Kaolin enthalten sind.

3. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerfüllstoff c) Glasfasern, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
4. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flammhemmendes Mittel d) 1 bis 5 Gew.-% Decabrombiphenyl und 0,5 bis 2$ Gew.-% Antimontrioxid, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft Formmassen, bestehend aus einem Polybutylenterephtalat (PBT) und Kaolin sowie einem Verstärkerfüllstoff und gegebenenfalls zusätzlich einem flammhemmenden Mittel.

Polybutylenterephtalat ist wegen seiner vorteilhaften Verarbeitungseigenschaften als Konstruktionswerkstoff bekannt geworden, wobei besonders glasfaserverstärkte und/oder flammfest ausgerüstete Ausführungsformen von Bedeutung sind. Solche Formmassen sind z. B. in den deutschen Auslegeschriften 20 42 447 und 20 42 450 beschrieben.

Ein Nachteil dieser Formmassen ist, daß die Lichtbogen- und Kriechstromfestigkeiten ungenügend sind,

wobei bekannterweise ein Zusatz von Glasfasern diese beiden Eigenschaften verschlechtert Ferner wird durch den weiteren Zusatz von flammhemmenden Mitteln die Lichtbogenfestigkeit stark reduziert Die Verwendung von Formteilen aus diesen Formmassen in der Elektroindustrie, z. B. Verteilerdosen oder Spulenkörper, ist daher

stark beschränkt

Um nun Formmassen auf der Basis von Polybutylenterephthalat auch in diesem Bereich verwenden zu können, wird in der DE-OS 22 56 699 vorgeschlagen, das Polymer innig mit nadelförmigen Calciummetasilikat zu vermischen, um so die Lichtbogenbeständigkeit zu erhöhen. Dieser Vorschlag hat den Nachteil, daß Calciummetasilikat ein Füllstoff mit relativ großer Härte ist, wodurch ein zu starker Verschleiß an Verarbeitungsmaschinen verursacht wird, und daß die Lichtbogenbeständigkeit der so erhaltenen Formmassen nicht völlig zufriedenstellt. Aus der japanischen Patentveröffentlichung 15 191/69 ist es bekannt, nur die Lichtbogenbeständigkeit von glasfaserverstärktem Polyäthylenterephtalat durch Zusatz von Aluminium, Magnesium und Kalium enthaltenden Silikaten (u.a. Kaolin) zu verbessern, wobei Talk als Silikat bevorzugt wird.

Die US-PS 38 59 246 beschreibt unverstärkte Polybutylenterephthalat-Stoffgemische, die zur Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit Talk enthalten. Es werden auch mehrere ähnliche Füllstoffe, darunter auch Kaolin, erwähnt, die in Polybutylenterephthalat keinen Effekt auf die Wärmeformbeständigkeit zeigen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine lichtbogenbeständigere und kriechstromfestere verstärkte Formmasse auf der Basis von Polybutylenterephthalat zu schaffen, die kaum an Verarbeitungsmaschinen Abnutzungen hervorruft.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Potybutylenterephthalat-Formmasse aus

a) einem Polybutylenterephthalat, 50 b) 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, eines Kaolins,

c) 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, eines Verstärkerfüllstoffes, und gegebenenfalls

d) 2 bis 10 Gew.-°/o, bezogen auf die Gesamtmasse, eines flammhemmenden Mittels, wobei die Menge an b), c) und gegebenenfalls d) höchstens 60 Gew.-% der Gesamtmenge beträgt, sowie gegebenenfalls

e) weiteren üblichen Zusatzstoffen.

Unter Polybutylenterephthalat wird der vom 1,4-Butandiol abgeleitete Polyester verstanden. Dieser Polyester ist in der Literatur schon mehrfach beschrieben und wird nach üblichen Verfahren erhalten, wie sie zum Beispiel in der DE-AS 20 42 447 beschrieben sind. Bis zu 20 Mol-% der Terephtalsäure können durch aliphatische Dicarbonsäuren mit 3 bis 36 Kohlenstoffatomen ersetzt sein. Beispiele sind Malonsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Trimethylsebacinsäure, Octadecylbernsteinsäure oder Dimersäuren (Dimerisierungsprodukte von ungesättigten Carbonsäuren). Im allgemeinen ist dessen Intrinsic Viskosität 0,3 bis 2,0, vorzugsweise 0,5 bis 1,2 dl/g, gemessen bei 30⁰C an einer 1 %igen Lösung in Tetrachloräthan/Phenol im Verhältnis 1:1.

Kaoline (auch als China Clay bezeichnet) sind wasserhaltige Tonerdesilikate (Aluminiumsilikathydrate), deren Eigenschaften zum Beispiel in H. Petereit, defazet 27 (6), 1973, Seiten 268 bis 270 beschrieben sind. Es werden vorzugsweise nicht calcinierte Typen verwendet. Vorzugsweise sind 10 bis 40 Gew.-% Kaolin enthalten.

Als Beispiele für Verstärkerfüllstoffe seien Asbestfasern und insbesondere Glasfasern genannt. Vorzugsweise werden 10 bis 40 Gew.-% Glasfasern, bezogen auf die Gesamtmasse verwendet. Zur besseren Umhüllung des Verstärkermaterials durch das Polymer können die Glasfasern in üblicher Weise geschlichtet sein. Die Gesamt-

menge an Füllstoffen beträgt höchstens 60 Gew.-%.

Weiter wurde gefunden, daß auch eine besonders gute Wirkung in Formmassen erzielt wird, die zusätzlich ein flammhemmendes Mittel, vorzugsweise in Mengen von 2 bis 10 Gew.-% in das Polymer eingearbeitet enthalten.

Flammhemmende Mittel sind z. B. niedermolekulare organische Halogenide, insbesondere Bromide und/oder Chloride, die vorzugsweise von Kohlenwasserstoffen aromatischen Charakters abgeleitet sind und die zusammen mit bekannterweise synergistisch wirkenden Verbindungen von Elementen der fünften Hauptgruppe des Periodensystems verwendet werden können. Solche Halogenide sind in der DE-AS 20 42 450 beschrieben. Als Beispiele seien genannt:

Decabrombiphenyläther, Octachlorbiphenyläther, Tetrachlor- oder Tetrabromphthalsäureanhydrid und ipsbesondere Decabrombiphenyl. Unter den Elementen der fünften Hauptgruppe sind Phosphor und Antimon bevorzugt, insbesondere Antimontrioxid als Verbindung. Besonders bevorzugt ist als flammhemmendes Mittel 1 bis 5 Gew.-% Decabrombiphenyl und 0,5 bis 2^5 Gew.-% Antimontrioxid, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse. Alle Zuschlagstoffe können zusammen höchstens 60 Gew.-% ausmachen, bezogen auf die Gesamtmasse.

Die erfindungsgemäße Formmasse, die weitere übliche Zusätze wie Gleitmittel, Entformungshilfsmittel, Farbstoffe und/oder Pigmente enthalten kann, wird durch Vermischen der Komponenten in hierfür bekannten Mischvorrichtungen hergestellt Vorteilhaft wird durch Umgranulieren mittels eines Extruders vermischt, wobei man zuerst die Komponenten vormischen kann, z. B. in einem Taumelmischer.

Die erfindungsgemäßen Formmassen sind leicht zu Formteüen aller Art verarbeitbar und weisen eine verbesserte Lichtbogenfestigkeit bei gleichzeitig verbesserter Kriechstrombeständigkeit auf.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Beispiel 1

In Poly-l,4-butylenterephthalat mit einer Intrinsic Viskosität von 030 dl/g (gemessen in einer l°/oigen Lösung Phenol: Tetrachloräthan 1 :1 bei 30⁰C) werden die in Tabelle 1 angeführten Zuschlagstoffe in den erwähnten Konzentrationen nach dem Vormischen in einem Taumelmischer mit Hilfe eines Einschneckenextruders eingearbeitet und anschließend die so erhaltenen Formmassen granuliert

Diese Mischungen werden nach dem Trocknen auf einer SchneckenspritzgieLmaschine bei Zylindertemperaturen von 250⁰C und einer Werkzeugtemperatur von 80⁰C zu Formkörpern verarbeitet und an diesen die Kriechstromfestigkeit nach DIN 53 480 sowie die Lichtbogenfestigkeit nach ASTM D 495 und die Brennbarkeit nach ASTM D 635 ermittelt. Die Meßwerte gehen aus Tabelle 1 hervor.

Tabelle 1 Beispiel

Zusammense: -ung (Gew.%)

Kriechstromfestigkeit DIN53480 Verf. KB (Volt)

Lichtbogen festigkeit ASTM D 495 (see)

Brennbarkeit ASTM D 635 (cm/min)

20

Vergleichsversuch

68% PBT 160 15 nicht brennend

8% Decabromdiphenyl

4% Sb₂O₃ 20% Glasfasern

1 54,6% PBT 250 80 nicht brennend

3,6% Decabromdiphenyl 1,8% Sb₂O₃ 20,0% Glasfas. 20,0% China Clay

Beispiel 2

In Polybutylenterephthalat gemäß Beispiel 1 werden bezogen auf die Gesamtmasse die in Tabelle 2 angegebenen Konzentrationen an Zuschlagstoffen eingranuliert. Die Formmasse wird nach dem Trocknen zu Testkörpern verarbeitet. Durch die höhere Konzentration an China Clay gegenüber Beispiel 1 weisen diese Formkörper eine weitere Erhöhung der Kriechstrom- und Lichtbogenfestigkeit auf, wobei die Lichtbogenfestigkeit gegenüber Beispiel 1 zusätzlich durch die Erniedrigung der Konzentration des Flammschutzmittels verbessert wird. Gegenüber den Testkörpern aus Vergleichsversuch I weisen die Formkörper die gewünschten verbesserten elektrischen Eigenschaften auf.

40 45 50 55 60

Tabelle 2

Zusammensetzung

(Gew.-ft)

Zugfestigkeit DIN 43455 (kp/cm²)

Biegefestigkeit
ASTM D 790
(kp/cm^J)

E-Modul DIN 53 457 (kp/cm²)

Wärmeformbeständigkeit ISO/R 75 Verf. A (⁰C)

Kriech-

ctromfestigkeit
DIN 53 480
Verf. KB (Volt)

Lichtbogenfestigkeit
ASTM D 495
(see)

Brennbarkeit ASTM D 635 (cm/min)

»—k CT)

Beispiel 2 46,25% PBT

2,50% Decabrombiphei.yl 1,25% Sb₂O₃
20,00% Glasfasern 30,00% China Clay

850

1400

122 000

204

125

nicht brennend

—«■■■ -i-M—r

Die erfindungsgemäßen glasfaserverstärkten (20 Gew.-%) Polybutylenterephthalat Formmassen, die 20
Gew.-% Kaolin enthalten, zeichnen sich gegenüber den Glasfaserverstärkten (20 Gew.-%) Formmassen gemäß
der DE-OS 22 56 699, welche 20 Gew.-% nadeiförmiges Calciummetasilikat enthalten, durch eine etwa 50%
höhere Lichtbogenfestigkeit bei gleich hoher Kriechstromfestigkeit aus. Im Vergleich mit glasfaserverstärkten
(20 Gew.-%) Polyethylenterephthalat-Formmassen gemäß der JP 15 191/69, welche auch 20 Gew.-% Kaolin
enthalten, weisen die erfindungsgemäßen Formmassen eine um etwa 30% höhere Kriechstromfestigkeit bei
gleicher Lichtbogenfestigkeit auf.

Claims

Patentansprüche: 1. Polybutylenterephtalat-Formmasse aus

5 a) einem Polybutylenterephtalat,

b) 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, eines Kaolins,

c) 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, eines Verstärkerfüllstoffes und gegebenenfalls

d) 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, eines flammhemmenden Mittels, wobei die Menge an b), c) und gegebenenfalls d) höchstens 60 Gew.-% der Gesamtmenge beträgt, sowie gegebenenfalls

ίο e) weiteren üblichen Zusatzstoffen.