DE2710324A1 - Verfahren zur herstellung von geformten synthetischen kunststoffgegenstaenden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von geformten synthetischen kunststoffgegenstaenden

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DE2710324A1 DE19772710324 DE2710324A DE2710324A1 DE 2710324 A1 DE2710324 A1 DE 2710324A1 DE 19772710324 DE19772710324 DE 19772710324 DE 2710324 A DE2710324 A DE 2710324A DE 2710324 A1 DE2710324 A1 DE 2710324A1
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Description

MÜLLER-BORfc · O2U73I- · SOHÖN · HERTEL patbhtahwAltk
OR.
(PATKNTANWALTVON i«zr-1*731
OH. RAUL OEUFEU. DIPL-CHEM. ON. ALFRED SCHON. DWL.-CHKM. WERNER HERTEI.. OIPL.-PHVS.
S-B I313
British Industrial Plastice Limited, 77 Fountain Street, Manchester M2 2EA, ENGLAND
Verfahren zur Herstellung von geformten synthetischen Kunststoff gegenständen.
Dia Erfindung betrifft das Formen von hitzehärtenden Formissen.
In der OTrOS 25 50 870 wird ein Verfahren beschrieben, nach welchem hitzegehärtete Kunststoffgegenstände (einschließlich Strangpresslinge) direkt aus einer nicht homogenen Mischung aus einem Füllstoff und einem festen, in Form von Einzelteilehen vorliegenden hitzehärtenden Material unter Verwendung einer Schneckenspritzgußmaschine (oder eines Schneckenextruders) hergestellt werden, die in der Weise betrieben wird, daß sich die nicht homogene Mischung plastifiziert oder fließt, so daß eine homogene innige Mischung aus dem Füllstoff und dem hitzehärtenden Material in dem Zylinder der Maschine gebildet wird. Das feste, in Form von Einzelteilchen vorliegende hitzehärtende Material wird in einem getrennten Verfahren gewonnen und als solches der Maschine zugeführt.
709837/0941
MtTKCBSV 8· ■ SIXBSBTSTH. 4 · POSTFACH 880730 · KABBI.: MTTEBOPAT · TSU (08·) «74003 · TEUBX 8-S4ES9
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von geformten synthetischen Kunststoffgegenständen durch eine kontinuierliche Ausform- oder Extrusionssequenz geschaffen, das aus folgenden Stufen besteht:
a) Bereitstellung einer Mischung eines Füllstoffs sowie den Vorläufern eines synthetischen hitzehärtenden Materials und gegebenenfalls eines Kondensationskatalysators in einer Schneckenspritzgufimaschine oder einem Schneckenextruder (nachfolgend aus Einfachheitsgründen als Schneckenmaschine bezeichnet),
b) Fahren der Schneckenmaschine in der Weise, daß erstens der Füllstoff und die Vorläufer oder ein nicht gehärtetes Kondensat davon innig vermischt und plastifiziert werden und zweitens die erhaltene innige Mischung direkt einem Form- oder Extrusionskopf zuge'führt wird und
c) die innige Mischung nach der Einführung in den Formoder Extrusionskopf gehärtet wird·
Je nach den Arbeitsbedingungen der Schneckenmaschine sowie die nach dem Typ der eingesetzten Vorläufer können die Vorläufer teilweise unter Bildung eines nicht gehärteten Kondensats kondensieren.
Unter dem Begriff "Vorläufer" sind zwei oder mehrere Verbindungen zu verstehen, die miteinander unter Bildung des synthetischen hitzehärtenden Materials reagieren. Geeignete Beispiele sind Harnstoff, Melamin, p-Formaldehyd, Dimethylolharnstoff, wie er zur Herstellung von Aminoplastharzen eingesetzt wird, Phenol, p-Formaldehyd sowie andere Verbindungen, wie sie zur Herstellung von Phenolharzen verwendet werden.
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Weiter kann man modifizierend wirkende Verbindungen, wie sie im Zusammenhang mit Aminoplastharzen oder Phenolharzen eingesetzt werden, beispielsweise Alkyde, Diallylphthalat, Styrol oder Epoxide, zusammen mit den vorstehend genannten Vorläufern verwenden.
Die Mischung kann auch eines der herkömmlichen Additive für Formmassen auf der Grundlage von hitzehärtenden Harzen enthalten, beispielsweise Schmiermittel, Stabilisierungsmittel, Katalysatoren und Pigmente. Vorzugsweise wird ein Weichmacher eingesetzt.
Jede flüchtige, nicht reagierende Flüssigkeit, wie Wasser, die am Anfang in der Mischung eingesetzt wird, wird vorzugsweise aus dem Zylinder der Schneckenmaschine ausgetrieben. Da die bei dem Verfahren erzeugten synthetischen hitzehärtenden Materialien dem Kondensationstyp entsprechen, kann Wasser oder irgendeine andere flüchtige Substanz während einer Kondensation, die unter der Einwirkung der Wärme erfolgen kann, wenn der Füllstoff und die Vorläufer durch den Zylinder der Schneckenmaschine vorwärts bewegt werden, freigesetzt werden. Daher wird der Zylinder vorzugsweise gelüftet.
Das unvollständig kondensierte (oder nicht kondensierte) Material, das aus dem hinteren Ende des Zylinders der Schneckenmaschine austritt, wird sofort durch direktes Einspritzen in eine Form (oder nach der sogenannten Spritzformpressmethode) oder durch direktes Einführen in einen erhitzten Extrusionskopf verformt und dabei gehärtet.
Die Mischung kann in der Schneckeninas chine nach einer von verschiedenen Methoden bereitgestellt werden, beispielsweise nach folgenden Methoden:
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-Χι
1. durch Vermischen des Füllstoffs mit den Vorläufern in einem Mischer und Überführen der Mischung in den Aufgabetrichter der Schneckenmaschine oder
2. durch Einführen des Füllstoffs und der Vorläufer in den Aufgabetrichter und Vermischen in dem Aufgabetrichter oder
3· durch Einfüllen des Füllstoffs in einen Aufgabetrichter sowie des Vorläufers in einen anderen Aufgabetrichter, worauf diese Materialien getrennt dem Inneren des Zylinders der Schneckenmaschine zugeführt werden, so daß die Mischung in dem Zylinder gebildet wird.
Ein Katalysator oder eine modifizierend wirkende Verbindung kann getrennt in den Zylinder, in die Düse oder in den Extrusionskopf eingespritzt werden.
Die Spritzgussmaschine oder der Extruder weist vorzugsweise eine einzige Schnecke auf. Die Ausgangsmaterialien werden vorzugsweise in feinteiliger Form zur Erleichterung eines innigen Vermischen« verwendet, beispielsweise in einer solchen Form, daß sie alle durch ein 30 mesh-Sieb (BS) hindurchgehen. Werden derartige Materialien verwendet, dann kann es notwendig sein, eine Maschine zu verwenden, die eine Einrichtung aufweist, welche einen Transport der Beschickung längs des Zylinders unterstützt, beispielsweise einen Schneckenzylinder, der in geeigneter Weise innen mit Vertiefungen versehen ist. Je feiner die Verteilung des Ausgangsmaterials ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß eine derartige Hilfsmaßnahme erforderlich ist, obwohl die Natur der Materialien selbst ein beeinflussender Faktor sein kann. So sind beispielsweise Materialien, die pulverisierte Zellulose enthalten, schwierig zu transportieren. Es ist daher zweckmäßig, eine Einrichtung vorzu-
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- r-
sehen, die eine gleichmäßige Beschickung in den Zylinder gewährleistet, beispielsweise einen mit einem Rührer versehenen Aufgabetrichter.
Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise pulverisierte Zellulose, Holzmehl, Talk, CaCO-, pulverisiertes Glas oder dergleichen. Die gehärteten Aminoplastmaterialien in Form von Einzelteilchen werden in den GB-PS 1 422 158 und 1 424 204 beschrieben·
Gegebenenfalls können zusätzlich faserartige Materialien, wie Glasfasern, Asbestfasern oder Kohlefasern, verwendet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern einige bevorzugte Ausführung sformen der Erfindung.
Beispiel 1-4
Eine Bipel 155/50-Spritzgussmaschine (Bipel ist ein eingetragenes Warenzeichen) wird mit zwei Abänderungen verwendet:
a) Der Standardzylinder (Schneckengehäuse) wird durch einen Zylinder mit einer Längsvertiefung ersetzt, die um den Umfang herum um die Innenwand des Zylinders vorgesehen ist.und sich im wesentlichen über die ganze Länge des Zylinders erstreckt, so wie dieses in DT-OS 2514307 beschrieben wird.
b) Der Aufgabetrichter ist mit einem Rührer versehen, der ein kontinuierliches Rühren des Inhalts des Aufgabetrichters ermöglicht.
Alle festen Bestandteile der folgenden Formulierungen (Tabelle I) befinden sich in einer feinteiligen Form und gehen durch ein 30 mesh Sieb hindurch. Sie werden einem Baker-
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Perkins-Z-Schaufelraischer vor dem Mischen zugeführt. Das Mischen erfolgt während einer Zeitspanne von 10 bis 30 Minuten. Dabei wird eine Mischung aus den Vorläufern, dem Füllstoff sowie den anderen Bestandteilen erzeugt. Die auf diese Weise erzeugte "Rohmischung11 wird dem Aufgabetrichter der Maschine zugeführt. Die Maschine wird dann in der Weise betrieben, daß der Inhalt des Aufgabetrichtere gerührt wird, dem Zylinder zugeführt wird, die Mischung in dem Zylinder vermischt wird und Testformlinge erzeugt werden.
Die Betriebsbedingungen der Maschine gehen aus der Tabelle II hervor. In diesem Falle wird ein Stab mit einer Abmessung von 15 χ 2,5 χ 0,35 mm mit einem zapfenförmigen Anguß erzeugt. Diese Stäbe werden in herkömmlicher Weise mechanischen und physikalischen Tests unterzogen. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle II hervor. Normalerweise werden die Methoden von BS 2782 angewendet.
Die Betriebsbedingungen der Spritzgußmaschine (oder eines Extruders) lassen sich leicht auswählen. Für Maschinen des allgemeinen Typs, wie er vorstehend beschrieben worden ist, werden im allgemeinen folgende Bedingungen eingehalten:
Zylindertemperatur: 50 bis 150°C Formtemperatur: 120 bis 2000C
Spritzdruck: 70 bis 205*1 kg/cm2 (1.000 - 35.000
p.s.i.)
Gesamte Zykluszeit: 10 bis 250 Sekunden Bevorzugtere Bedingungen sind folgende:
Zylindertemperatur: 80 bis 1100C
ο Spritzdruck: bis zu l400 kg/cm (2o.000 p.s.i.)
Formtemperatur: l40 bis 170°C Spritzdruck: bis zu l400 kg/cn Gesamte Zykluszeit: 15 bis 130 Sekunden
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Diese Bedingungen können je nach den eingesetzten Materialien sowie der verwendeten Maschine sowie dem Typ der herzustellenden Formlinge ausgewählt werden. Natürlich wird ein Extruder mit einem Extruderkopf verwendet, der auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die derart hoch ist, daß das durch ihn durchgeführte Material gehärtet wird.
Im allgemeinen entsprechen die Eigenschaften der Formlinge den Eigenschaften von Formungen, die aus Materialien mit einer äquivalenten Zusammensetzung nach Standardmethoden hergestellt worden sind. Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Anwendung der beschriebenen Methoden es möglich ist, in technischem Maßstabe Spritzgießlinge oder Extrusionsfornlinge aus einem hitzehärtenden harzartigen Material herzustellen, ohne daß man dabei auf die kostspieligen und zeitraubenden Verfahren zur Erzeugung vorvermischter Formmassen zurückgreifen muß.
Tabelle I
Beispiel 1.
2.
Bestandteil Gewichtsteile Dimethylol Harnstoff 1300 Pulverisierter Harnstoff 130 Pulverisierte Zellulose 422
BaSO^ 123
Phthalsäureanhydrid 2 Schmiermittel 9 Weichmacher 100
Melamin 500
Pulverisierter Harnstoff 1000
82#iges p-Formaldehyd 1000
Pulverisierte Zellulose 1500
BaSO^ 500
Schmiermittel 50 Weichmacher 200
) Harzvorläufer
Füllstoff
Katalysator Additive
) Harzvorläufer
) Füllstoff
) Additive
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Beispiel
3.
/Io
Bestandteil
Melamin
82#iges pi-Formaldehyd
Holzmehl
Schmiermittel Weichmacher
Melamin
Pulverisierter Harnstoff
p-F ormaldehyd
Pulverisierte Zellulose ÜF-Füllstoff Schmiermittel
Gewichtsteile 1000 566 514 12 120
250 5OO 500 5OO 5OO 25
) Harzvorläufer
) Füllstoff ) Additive
) Harzvorläufer
) Füllstoff ) Additive
Das Verkneten erleichterndes Mittel
100
Tabelle II Beispiel 1 2 3 4
Zylindertemperatur, C 95 95 95 95
Formtemperatür, C 150 165 165 165
Spritzdruck, hoch (kg/cm ) l400 1400 14 00 i4oo
niedrig (kg/cm ) 560 560 560 560
Spritzzeit (Sekunden) 10 10 10 5
Zykluszeit (Sekunden) 4o 30 30 30
Screwback (mm)
(Bewegung der Schnecke in
Abkehrrichtung von der
Düse während der Plastifi-
zierung)		 31,7 38,1 50,8 50,8
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Tabelle III 2 3 4
1 69
4.8		 50
4.5		 50
3.1
N/m2)
2		 63
.7
Beispiel
Biegefestigkeit, (1
Biegemodul, (GN/m2)
Energie bis zum Bruch
(KJ/m3) 735 497 278 403 Durchbiegung beim Bruch
(mm) 2.33 1.4 1.1 I.6I Absorption von siedendem
Wasser (mg/g) 23 42 26 49 Isolationswiderstand
(ohm χ ΙΟ9) 2.3 6.3 7.9 82*
*8.2 χ ΙΟ10
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Claims (9)

Patentansprüche
1.!Verfahren arar Herstellung von geformten synthetischen Kunststoffgegenständen durch eine kontinuierliche Verformungs- oder Extrusionsfolge, dadurch gekennzeichnet, daß a) in einer Schneckenspritzgußmaschine oder in einem Schneckenextruder (nachfolgend als Schneckenmaschine bezeichnet) ein&vMischung aus einem Füllstoff sowie den Vorläufern eines synthetischen hitzehärtenden Materials und gegebenenfalls einem Kondensationskatalysator bereitgestellt wird b) die Schneckenmaschine derart betrieben wird, dafi 1. der Füllstoff und die Vorläufer oder ein nicht gehärtetes Kondensat davon innig vermischt und plastifiziert werden und 2. die erhaltene innige Mischung direkt einem Form- oder Sxtrusionskopf zugeführt wird und c) die innige Mischung nach der Überführung in den Form- oder Extrusionskopf gehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch lv dadurch gekennzeichnet, daß Vorläufer eines Aminoplastharzes eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die eingesetzten Vorläufer aus Harnstoff, Melamin, Formaldehyd, p-Formaldehyd oder DimethyIolharnstoff bestehen·
4· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine modifizierende Verbindung, die im Zusammenhang mit der Herstellung der synthetischen hltaehlrtenden Materialien verwendet werden kann, den Vorläufern zugemengt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Mischung auch wenigstens ein Additiv für das synthetische hitzehärtende Material enthält, ausgewählt aus Schmiermitteln, Sta-
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biliaierungsmitteln, Katalysatoren und Pigmenten.
6. Methode nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Mischung einen Weichmacher für das synthetische hitzehärtende Material enthält.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Katalysator oder eine modifizierend wirkende Verbindung unabhängig in die Schneckenmaschine eingespritzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnetj daß die eingesetzte Schneckenmaschine eine einzige Schnecke aufweist·
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke in einem Zylinder angeordnet ist, der im Inneren mit einer Vertiefung versehen ist, die in einer Richtung verläuft, die parallel zu der Rotationsachse der Schnecke ist.
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