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Aromatische Copolyester-Masse und deren Verwendung
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zur Herstellung von Formkörpern Die Erfindung betrifft eine aromatische
Copolyester-Masse bzw.
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-Zusammensetzung mit einer verbesserten Beständigkeit gegen Haarrißbildung
(crozing) und einer verbesserten Wärmebeständigkeit; sie betrifft insbesondere eine
aromatische Copolyester-Masse bzw. -Zusammensetzung, die ein Metallsalz einer organischen
Carbonsäure enthält und eine verbesserte Beständigkeit gegen Hoarrißbildun und eins
verbesserte Wärmebestondigkeit aufweist.
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Die erfindungsgemöß verwendeten aromatischen Copolyester werden hergestellt
aus einer Mischung von Terephthalsdure und/oder funktionellen Derivaten davon und
Isophthalsäure und/oder funktionellen
Derivaten davon (wobei das
Molverhältnis zwischen den Terephthalsäureeinheiten und den Isophthalsd.ureeinheiten
etwa 9:1 bis etwa 1:9 beträgt) und einem Bisphenol der allgemeinen Formel
worin -X- ausgewählt wird aus der Gruppe -O-, -S-, -SO2-, -50-, -CO-, einer Alkylengruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen einer Alkylidengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
und R1, R2, R3, R4, R'1, R2', R'3 und '4, die gleich oder voneinander verschieden
sein können, jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe Wasserstoffatom, Chloratom,
Bromatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder funktionellen
Derivaten davon.
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Es ist bekannt, daß diese aromatischen Copolyester viele überlegene
Eigenschaften aufweisen, wie z.B. Uberlegene mechanische Eigenschaften, wie Zugfestigkeit,
Biegefestigkeit, Biegungserholung oder Schlagfestigkeit, eine hohe Wärmeverformungstemperatur
und eine hohe Wärmezersetzungstemperatur, überlegene elektrische Eigenschaften,
wie z.B. einen hohen spezifischen Eigenwiderstand, eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit
oder Lichtbogenbeständigkeit oder gute dielektrische Eigenschaften, eine gute Feuerbeständigkeit
(Flammwidrigkeit), eine gute Dimensionsbeständigkeit und eine gute Lösungsmittelbeständigkeit.
Wegen dieser überlegenen Eigenschaften können aromatische Copolyester bekanntlich
auf
den verschiedensten Gebieten mit Vorteil verwendet werden, z.B. fUr verschiedene
Formkörper, Filme, Fasern und Beschichtungsmaterialien, die durch Spritzgießen,
Strangpressen, Formpressen und unter Anwendung anderer Formverfahren hergestellt
werden.
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Aromatische Copolyester haben ausgezeichnete Eigenschaften und sie
können infolgedessen auf den verschiedensten Anwendungsgebieten, wie oben erwähnt,
eingesetzt werden, unglucklicherweise entwickelt sich jedoch in den aus diesen aromatischen
Copolyestern, insbesondere aus geformten Kunststoffen, hergestellten Produkten eine
Haarißbildung (crazing). wenn sie für einen längeren Zeitraum mit Lu-t in Kontakt
kolmen, oder insoesondere donn, wenn sie mit heißem Wasser oder Wasserdampf in Kontakt
kommen.
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Unter dem hier verwendaten Ausdruck "Haarrißbildung (crazing)" ist
das Phänomen zu verstehen, bei dem Formkörper (geformte Produkte) teilweise oder
vollstandig trübe werden, wobei auf der Oberfläche oder im Innern der Produkte ein
muster von feinen Rissen entsteht. Durch die "Haarrißbildung wird nicht nur die
Transparenz der Produkte vermindert, die eine der charakteristischen Eigenschaften
von aromatischen Copolyestern ist, sondern dadurch wird auch ihre Zähigkeit herabgesetzt.
So wird beispielsweise ihre Schlagzerreißfestigkeit deutlich vermindert und ihre
Biegefestigkeit, ihr Biegemodul und der Grad der Erdung nach dem Biegen werden ebenfalls
herabgesetzt. Die Folge davon ist, daß die Produkte, wenn sie gebogen werden, brechen
können.
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Einige Verfahren zur Verhinderung der Haarrißbildung der aromatischen
Copolyester
sind bekannt, so z.B. ein Verfahren, bei dem Polyäthylenterephthalat mit dem aromatischen
Copolyester gemischt und geschmolzen wird (wie z.B. in der US-Patentschrift 3 946
091 beschrieben), ein Verfahren, bei dem Polyäthylen hydroxybenzoat mit dem aromatischen
Copolyester gemischt und geschmolzen wird (wie z.B. in der US-Patentschrift 3 884
990 beschrieben), ein Verfahren, bei dem Polybutylenterephthalat mit dem aromatischen
Copolyester gemischt und geschmolzen wird (wie z.B. in der japanischen Patentanmeldung
(OPI) Nr. 34 342/75 beschrieben) und ein Verfahren, bei dem ein organischer Phosphitester
mit dem aromotischen Copolyester gemischt und geschmolzen wird (wie beispielsweise
in der japanischen Patentonmeldung (O?I) Nr. 16 558/72 beschrieben); mizt allen
diesen bekannten Verfahren wurde versucht, die Harrißbildung (crazing) zu verhindern.
Bei allen diesen Verfahren wird jedoch die den aromatischen Copolyestern eigene
Feuarbeständigkeit (Flamwidrigkeit) vermindert und auch die hohen Wärmeverformungstemperaturen
und die Wärmebestäöndigkeit der aromatischen Copolyester werden herabgesetzt. Mon
ist daher seit langem bestrebt, weitere Verbesserungen zu erzielen.
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Häufig werden aromatische Copolyester bei hohen Temperaturen verwendet,
um ihre hohe Wärmeverformungstemperaturen auszunutzen.
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Die Wärmebeständigkeit der aromatischen Copolyester bei hohen Temperaturen
ist jedoch nicht völlig zufriedenstellend und man ist seit langem bestrebt, ihre
Wärmebeständigkeit zu verbessern.
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Bekannte Beispiele für Verfahren zur Verbesserung der Wårmebeständigkeit
von aroma tischen Copolyestern sind das Mischen eines Phosphitesters mit aromatischen
Copolyestern in der Schmelze
(wie z.B. in der japanischen Patentanmeldung
(OPI) Nr. 16 558/72 beschrieben) und die Zugabe einer Epoxyverbindung zu aromatischen
Copolyestern. Durch diese Verfahren wird jedoch die Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit)
der Copolyester herabgesetzt und man ist daher bestrebt, bessere Verfahren zu finden.
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Erstes Ziel der Erfindung ist es, die Beständigkeit gegen Haarrißbildung
von aus aroma tischen Copolyestern bestehenden Formkörpern (geformten Produkten)
zu verbessern. Ziel der Erfindung ist es ferner, die Wärmebeständigkeit von aromatischen
Copolyestern zu verbessern. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, aromatische
Copolyester mit einer verbesserten Wärmebeständigkeit und der verbesserten Geständigkeit
gegen Haarrißbildung zu wickeln, die fur die Herstellung von verschiedenen Formkörpern,
wie spritzgegossenen Formkörpern, Monofilamenten und Filmen, verwendet werden können.
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Weitere Ziele, Merkmales und Vorteile der ErEindung gehen aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
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Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren zur Verbesserung
der Beständigkeit gegen Haarrißbildung und zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit
von aromatischen Copolyestern, die von Terephthalsäure, Isophthalsäure und einem
Bisphenol abgeleitet sind, zu entwickeln, ohne daß dadurch die den aromatischen
Copolyestern eigene Uberlegene Feuerbestdndigkeit (Flammwidrigkeit), die ihnen eigenen
hohen Wärmeverformungstemperaturen und die ihnen eigene hohe Transparenz beeinträchtigt
werden.
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Nach umfangreichen Untersuchungen wurde nun gefunden, daß die
vorstehend
genannten Ziele dadurch erreicht werden können, daß man einer aromatischen Copolyestermasse
bzw. -zusammensetzung ein spezifisches Metallsalz einer organischen Carbonsäure
zusetzt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine aromatische Copolyester-Masse bzw.
-Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält oder besteht aus
A) einem aroma tischen Copolyester, der hergestellt oder abgeleitet ist aus (o)
einer Mischung von Terephthalsäure und/oder einem funktonellen Derivat davon und
Isophthalsäure und/oder einem funktionellen Derivat davon, wobei das Molverhältnis
zwischen den Terephthalsäureeinheiten und den Isophthalsäureeinheiten etwa 9:1 bis
etwa 1:9 beträgt, und (b) einem Bisphenol der allgemeinen Formel
worin -X- ausgewählt wird aus der Gruppe -O-, -S-, -SO2-, -SO-, -CO-, einer Alkylengruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und einer Alkylidengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
und R1, R2, R3, R4, R'1, R'2, R'3 und R'4, die gleich oder voneinander verschieden
sein können, jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe Wasserstoffatom, Chloratom,
Bromatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder einem funktionellen
Derivat davon und B) einem Salz einer organischen Carbonsäure mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen
mit
einem Metall der Gruppe I, II, III oder IV des Periodischen Systems der Elemente
(PSE).
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Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer aroma tischen
Copolyester-Masse, die enthält oder besteht aus (A) einem von Terephthalsäure, Isophthalsäure
und/oder einem Bisphenol abgeleiteten aromatischen Copolyester und (B) einem Metallsalz
einer organischen Carbonsaure, die sich für die Herstellung von Formkörpern mit
überlegenen mechanischen Eigenschaften und mit einer überlegenen Feuerbestöndigkeit
(Flammwidrigkeit) sowie einer Uberlegenen Wärmebeständigkeit und einer verminderten
Haarrißbildung eignet.
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Uberraschenderweise wird die Haarrißbildung (crazing) bei Formkörpern,
die aus der erfindungsgemäßen aromatischen Copolyester-Masse bzw. -Zusammensatzung
hergestellt sind, in siedendem Wasser oder Wasserdampf deutlich gehemmt und die
Wärmebeständigkeit dieser Form'cörper bei hohen Temperaturen ist deutlich verbessert.
Darüber hinaus behalten diese Formkörper die guten mecnanischen Eigen schaften,
die gute Feuerbeständigkeit und die gute Transparenz, die aromatische Copolyester
an sich besitzen, ganz gut bei.
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Der erfindungsgemäß verwendete aromatische Copolyester wird hergestellt
aus einer Mischung von Terephthalsäure und Isophthalsäure und/oder funktionellen
Derivaten davon (wobei das Molverhältnis zwischen den Terephthalsäureeinheiten und
den Isoptholsdureeinheiten etwa 9:1 bis etwa 1:9 beträgt) und einem Bisphenol der
allgemeinen Formel
worin -X- ausgewählt wird aus der Gruppe -O-, -S-, -SO2-, -SO-, -CO-, einer Alkylengruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und einer Alkylidengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
und R1, R2, R3, R4, R'1, R'2, Ru und R'4 die gleich oder voneinander verschieden
sein können, jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe Wasserstoffatom, Chloratom,
Bromotom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder einem funktionellen
Derivat davon.
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Als Säurekomponente, die zur Herstellung des erfindungsge.mäßen aromatischen
Copolyesters mit dem Bisphenol umgesetzt werden soll, wird im allgemeinen eine Mischung
von etwa 90 bis etwa 10 Mol-% Terephthalsäure und/oder eines funktionellen Derivats
davon und etwa 10 bis etwa 90 Mol-% Isophthalsäure und/oder eines funktionellen
Derivats davon verwendet. Vorzugsweise wird eine Mischung von 30 bis 70 Mol-% Terephthalsäure
und/oder eines funktionellen Derivats davon und 70 bis 30 Mol-% Isophthalsäure und/oder
eines funktionellen Derivats davon verwendet. Aromatische Copolyester, die aus einem
Bisphenol und einer Mischung von 50 Mol-% Terephthalsäure und/oder eines funktionellen
Derivats davon und 50 Mol-% Isophthalsäure und/oder eines funktionellen Derivats
davon hergestellt worden sind, sind am meisten bevorzugt. Das Molverhältnis zwischen
dem Bisphenol und der Summe der Terephthalsäureeinheiten und Isophthalsäureeinheiten
ist im wesentlichen äquimolar.
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Zu geeigneten funktionellen Derivaten der Terephthalsäure oder Isophthalsäure
gehören ihre Säurehalogenide, ihre Dialkylester und ihre Diarylester. Zu bevorzugten
Beispielen fUr die Säurehalogenide gehören Terephthaloyldichlorid, Isophthaloyldichlorid,
Terephthaloyldibromid und Isophthaloyldibromid. Zu bevorzugten Beispielen für Dialkylester
gehören Dialkylester dieser Säuren mit 1 bis 6 (vorzugsweise 1 bis 2) Kohlenstoffatomen
in jedem Alkylrest davon. Zu bevorzugten Beispielen für Diarylester gehören Diphenylterephthalat
und Diphenylisophthalat.
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Beispiele für geeignete Bisphenole der oben angegebenen Formel (I)
sind l,'-Dihydroxy-diphzoyläther, Bis-(4-hydroxy-2-methylnyl)äther, bis-(4-hydroxy-3-chlorphenyl)äther,
Bis-(4-hydroxyphenyl)sulfid, Bis-(4-hydroxyphenyl)sulfon, Bis-(4-hydroxyphenyl)-keton,
Bis-(4-hydroxyphenyl)methan, Bis-(4-hydroxy-3-methylphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy-3,5-dichlorphenyl)methan,
Bis-(4-hydroxy-3,5-dibromphenyl)methan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)äthan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan,
2,2-Bis-(4-hydroxy-3-chlorphenyl)propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3,5-dichlorphenyl)propan,
2,2-Bis-(4-hydroxy-3,5-dibromphenyl)propan und 1, 1-Bis-(4-hydroxy pienyl)-n-butan.
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol A) ist am gebräuchlichsten und leicht
zugänglich und wird daher am häufigsten verwendet.
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Typische Beispiele für funktionelle Derivate der Bisphenole sind ihre
Metallsalze und ihre Diester mit aliphatischen Monocarbonsäuren mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugte funktionelle Derivate von Bisphenolen sind ihre Natriumsalze, ihre Kaliumsalze
und ihre Diocetatester. Die Bisphenole können entweder allein oder
in
Form einer Mischung aus zwei oder mehreren Vertretern verwendet werden.
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Die aroma tischen Copolyester können beispielsweise hergestellt werden
unter Anwendung eines Grenzflächen-Polymerisationsverfahrens, bei dem man ein aromatisches
Dicarbonsourechlorid, gelöst in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel,
mit einer wäßrigen alkalischen Lösung eines Bisphenols mischt, unter Anwendung eines
Lösungspolymerisationsverfahrens, bei dem man ein Bisphenol und ein aromatisches
Dicarbonsäurechlorid in einem organischen Lösungsmittel erhitzt, oder unter Anwendung
eines Schmelzpolymerisationsverfahrens, bei dem man einen Phenylester einer aromatischen
Dicarbonsäure und ein Bisphenol erhitzt, wie in den US-Patentschriften 3 884 990
und 3 946 091 näher beschrieben.
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Um den erfindungsgemäß verwendeten aromatischen Copolyester gute physikalische
Eigenschaften zu sichern,sollten sie eine Eigenviskosität nh) h gemäß der nachfolgend
angegebenen Gleichung von etwa 0,3 bis etwa 1,0, vorzugsweise von 0,4 bis 0,8, haben:
worin t1 die Fallzeit (in Sekunden) einer Lösung des Polymeren in einem Lösungsmittel,
t2 die Fallzeit (in Sekunden) des Lösungsmittels und C die Konzentration (in g/dl)
des Polymeren in der Lösung bedeuten. Die Eigenviskosität wurde anmeldungsgemäß
stets in einem 1,1,2,2-Tetrachloräthan/Phenol (Gewichtsverhältnis 4:6)-Gemisch bei
250C bestimmt.
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Bei dem Metallsalz einer organischen Carbonsäure, das erfindungsgemäß
verwendet
wird, handelt es sich um ein Salz, das gebildet wird aus einer organischen Carbonsäure
mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen und einem Metall der Gruppen I bis IV des Periodischen
Systems der Elemente. Zu geeigneten organischen Carbonsöuren, die erfindungsgemäß
verwendet werden können, gehören aliphatische Carbonsäuren, alicyclische Carbonsäuren,
aromatische Carbonsduren und dgl. Zu geeigneten organischen Carbonsäuren gehören
ferner Monacarbonsäuren und Polycarbonsöuren, die bis zu 4 Carboxylgruppen enthalten.
Unter diesen sind die Monocarbonsäuren und Dicarbonsäuren bevorzugt, da sie keine
Gelierung der Masse bzw. Zusammensetzung bewirken. Spezifische Beispiele für aliphatische
Monocorbonsäuren sind Ameisensäure, EssigsäJre, Propionsäure, BuXtersäure, Pentansäure,
Hexansäure, Heptansäure, Octansäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure,
Palmitinsäure und Stearinsäure.
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Ein spezifisches Beispiel fUr eine alicyclische Monocorbonsaure ist
Cyclohexanecarbonsäure. Spezifische Beispiele fUr aromatische Monocarbonsäuren sind
Phenylessigsäure und Benzossäure, wobei Ameisensäure, Essigsäure, Stearinsäure,
Benzoesäure und Laurinsäure bevorzugt sind. Spezifische Beispiele für aliphatische
Dicarbonsäuren sind Malonsäure, Bernsteinsäure, Suberinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure
und Azelainsäure, ein spezifisches Beispiel fUr eine alicyclische Dicarbonsäure
ist Cyclohexandicarbonsäure, und spezifische Beispiele für aromatische Dicarbonsäuren
sind Terephthalsäure, Isaphthalsäure und Naphthalindicorbonsäure, wobei die Terephthalsäure
und die Isophthalsäure bevorzugt sind. Ein Beispiel für eine Tricarbonsäure, die
erfindungsgemäß verwendet werde kann, ist Trimellithsäure' und Pyromellithsäure
ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäß verwendbare Tetracarbonsäure. Bezüglich
der Garbonsäure, die
erfindungsgemäß verwendet werden kann, sei
darauf hingewiesen, daß der Typ des (der) Substituenten an der organischen Carbonsäure,
wenn ein solcher bzw. solche vorhanden sind, nicht wichtig ist und daß diese frei
ausgewählt werden können, ohne daß dadurch der Effekt der Carbonsäure nachteilig
verändert wird.
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In den erfindungsgemäß verwendeten organischen Säuresalzen können
alle Carboxylgruppen in Form eines Metallsalzes vorliegen oder eine oder mehrere
der Carboxylgruppen können freie Corboxylgruppen bleiben, ohne ein Salz zu bilden.
Nur eine der Carboxylgruppen muß in Form eines Salzes eines Metalls der Gruppen
I bis IV des PSE vorliegen.
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Geeignete Metalle, welche das erfindungsgemäß verwendete Metallsalz
der organischen Carbonsäure bilden, sind Metalle der Gruppen I bis IV des PSE. Zu
Beispielen für bevorzugte Fietolle, die erfindungsgsmd3 verwendet werden können,
gehören die Alkalimetalle der Gruppe I des PSE, wie Lithium, Natrium und Kalium,
die Erdalkalimetalle der Gruppe II des PSE, wie Magnesium, Calcium und Barium, und
andere Metalle, wie Zink, Cadmium, Zinn und Blei.
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Unter diesen Metallen sind die Alkalimetalle, wie Lithium, Natrium
und Kalium, besonders bevorzugt, weil bei ihrer Verwendung überlegene Effekt.in
bezug auf die Verhinderung der Haarrißbildung bei aromatischen Copolyestern und
in bezug auf die Wärmebeständig keit erzielt werden können. Die Metalle der Gruppen
II bis IV des PSE ergeben einen überlegenen Effekt in bezug auf die Verhinderung
der Haarrißbildung, sie sind jedoch etwos schlechter in bezug auf die Verbesserung
der Wärmebeständigkeit. Andere Metalle als solche der Gruppen I bis IV des PSE sind
nicht erwünscht,
da sie einen geringen Effekt auf die Verhinderung
der Haarrißbildung haben und eine thermische Zersetzung des Polymeren während des
Schmelzens bewirken. Nachfolgend wird das erfindungsgemäß verwendete Metallsalz
einer organischen Carbonsäure zur Abkürzung stets als organisches Säuresolz bezeichnet.
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Eine geeignete Menge des organischen Säuresalzes, die in den aromatischen
Copolyester eingearbeitet wird, beträgt etwa 0,01 bis etwa 3 Gew.-%, vorzugsweise
0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf den aromatischen Copolyester, um so zu bewirken,
daß die dabei erhaltene aromatische Ccpolyester-t8.asse bzw. -Zusunmensetzung die
EF'<te aufweist, die durch die vorliegende Erfindung erzielt die verwendung des
erjenischen 6 eresalzes in 2 geringen Mengen kann zu einer befriedignden Verbesserung
in bezug auf die Beständigkeit gegen Haarrißbildung und in bezug auf di3 Wärmebestandigkeit
führen. Der Effekt des organsichen Säuresalzes, die aarrißbildung zu ver'lindern
und die Wärmebeständigkeit zu verbessern, ist nicht proportional zur Mena des organischen
Säuresalzes. Wenn die Menge des organischen Säuresalzes etwa 3 Gew.-% überschreitet,
tritt häufig eine Verfärbung und Zersetzung der aromatischen Copolyestermasse oder
eine Abnahme der Transparenz während der Herstellung der aromatischen Copolyestermasse
auf. Die gewunschten Effekte können andererseits auch nicht erzielt werden, wenn
eine zu geringe Menge des organischen Säuresolzes verwendet wird.
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Die organischen Säuresalze können einzeln oder in Form von Mischungen
erfindungsgemäß verwendet werden. Wenn man versucht, in bezug auf die Verbesserung
der Wärmebestandigkeit einen synergistischen
Effekt zu erzielen
durch Verwendung des organischen Säuresalzes in Mischung mit einem Phosphitester
oder einem Orthophosphatester, tritt während der Schmelzextrusion eine Gelierung
des aromatischen Copolyesters auf. Dadurch wird nicht nur die Schmelzextrusion erschwert,
sondern dies fUhrt auch zu dem nach teiligen Phänomen, daß die Schlogfestigkeit
der daraus hergestellten E rmkörper abnimmt.
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Zur Zugabe des organischen Carbonsäuremetallsalzes zu dem aromatischan
Copolyester können alle bekannten Mischverfahren angewendet werden. Es ist lediglich
erforderlich, daß diese Zusatze im wesentlichen gleichmäßig mit dem aromatischen
Copolyester gemischt wedon. So einen beispielsweise Körnchen oue- Pulve. dieser
Komponenten gemischt und durchgeknetet werden unter Verwendung eines V-Mischer,
eine Henschel-Mischers, eines Supermixers oder eines Knaters und dann wird die Mischung
sofort geformt. Die Mischung kann aber auch nach dem Schmelzen durch einen Extruder,
einen Co-Kneter (hergestellt von der Firma Buss Co., Ltd., Schweiz), einen Intensivmischer
oder dgl. zu Pellets geformt und dann geformt werden. Die PelletiRierungs- oder
Formtemperatur beträgt im allgemeinen etwa 250 bis etwa 350 C, vorzugsweise 260
bis 3200 C.
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Ein anderes Zugabeverfahren besteht darin, daß man dos organische
Carbonsäuremetallsalz einer Lösung des aromatischen Copolyesters zu setzt und dann
das Lösungsmittel verdampft. Das fur diesen Zweck verwendete Lösungsmittel konn
aus solchen ausgewählt werden, welche den aromatischen Copolyester ldsen, wie Methylendichlorid,
Tetrachloräthan und Chloroform. Methylendichlorid ist am meisten bevorzugt.
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Das optimale Verfahren für irgendein spezielles System wird in Abhängigkeit
von der verwendeten Masse (Zusammensetzung) und der gewünschten Form und den gewünschten
Eigenschaften der daraus herzu stellend en Formkörper ausgewählt.
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In die erfindungsgemäße Masse, die den aromatischen Copolyester und
das anorganische Salz enthält, kann auch ein Antiverwitterungsmittel oder ein Antioxydationsmittel
eingearbeitet werden. FUr diesen Zweck können Benzotriazolverbindungen, Benzophenonverbindungen
und Phenolverbindungen verwendet werden. Zu repräsentativen Beispielen für Antioxiydationsmittel,
die erfindungsgemäß verwendet werden können, gehören Phenolverbindungen, wie 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol,
2,4,6-Tri-tert.-butylphenol und dgl. Es können auch Weichmacher, Pigmente und Gleitmittal
zugegeben werden oder die Masse kann durch Glasfasern verstärkt werden.
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Gewünschtenfalls kann die aromatische Copolyestermasse der Erfindung
außerdem nindestens ein Polymeres, wie z.B. ein Polyalkylenterephthalat (wie Polyäthylenterephthalat
oder Poly butylenterepn.thalat), Polyäthylenhydroxybenzoat, ein Polycarbonat, Polyäthylen,
Polypropylen, ein Polyomid, ein Polyurethan, Polystyrol, ein ABS-Harz, ein Athylen/Vinylacetat-Copolymeres,
einen Poly(acrylatester), Polytetrafluoräthylen, Polymethylmethacrylat und einen
Polyphenylensulfid-autschuk, in Abhängigkeit von dem jeweiligen Endverwendungszweck,
enthalten. Diese Zusätze können in einer Menge zugegeben werden, welche die Eigenschaften
der erfindungsgemäßen aromatischen Copolyestermassen nicht merklich beeinträchtigt
(verschlechtert). Die zugegebene Menge derselben variiert in Abhängigkeit von der
Art der Zusätze, ihre Menge liegt
jedoch im allgemeinen innerholb
des Bereiches von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der aromatischen
Copolyestermasse.
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Die erfindungsgemäßen aromatischen Copolyestermassen können zur Herstellung
von vielen Gebrauchsgegenstcnden verwendet werden, wobei allgemein bekannte Formverfahren,
wie z.B. das Spritzgießen, das Strangpressen oder das Formpressen, ongewendet werden.
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Typische Beispiele fUr Endprodukte, die durch Formen hergestellt werden
können, sind Filme, Monofilamente und spritzgegossene Formkörpar, wie Maschinenteile,
Autono'oilteile, elektrische Komponententeile, Behälter und Federn. Die erfindungsgemäßen
aromatischen Copolyestermassen eignen sich auch insbesondere als Verarbeitungskunststofre
fur verschiedene Anwendungszwecke, für die ausgezeichnete Eigenschaften erforderlich
sind. Das Auftreten einer Haarrißbildung in diesen Formkörpern unter dar EinwiWcung
von heißem Wasser oder Wasserdampf für längere Zeiträume wird deutlich vermindert
und die Verminderung des Molekulargewichtes oder die Verschlechterung der mechanischen
Festigkeit bei einer solchen Behandlung wird ebenfalls bis auf ein geringes Ausmaß
herabgesetzt. Außerdem behalten die Formkörper die den aromatischen Copolyestern
eigene Transparenz bei und sie weisen bei hohen Temperaturen eine gute Haltbarkeit
auf.
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Die Erfindung wird durch die nachfolgend beschriebenen Beispiele näher
erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In diesen Beispielen wurden die
Beständigkeit gegen Haarrißbildung und die Wärmebeständigkeit unter Anwendung der
nachfolgend beschriebenen Verfahren bewertet und die Eigenviskositäten wurden bei
25°C unter
Verwendung eines Phenol/Tetrachloräthan (Gewichtsverhältnis
6/4)-Gemisches (C = 1g/dl) gemessen. In diesen Beispielen beziehen sich alle Teile,
Prozentsätze, Verhältnisse und dgl., wenn nichts anderes angegeben ist, auf das
Gewicht.
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Behandlung zur Erzeugung einer Haarrißbildung und Meßverfahren Ein
0,32 cm (1/8 incn) dickes Schlagzerreißfestigkeits-Teststück wurde 24 Stunden lang
in siedendem Wasser gehalten und dann herausgenommen. Der Zustand des Auftretens
einer Haarrißbildung in dem Teststück wurde visuell bewertet und die Schlagzerreißfestigkeit
(ASTM-D-1822) des Teststückes wurde gemessen, um die Abnahme der Festigkeit des
Teststückes zu bestimmen.
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Behandlungsverfahren zur Bewertung der Wärmebeständigkeit und Meßverfahren
Ein 0,32 cm (1/8 inch) dickes Schlagzerreißfestigkeits-Teststuck wurde 10 Tage lang
in einem Heißluftofen bei 170°C gehalten und dann wurden die Sclagzerreißfesttg'rceit
des Teststückes (ASTM-D-1822) und die Eigenviskosität des Polymeren gemessen. Die
Eigenviskosität wurde bei 25°C mit einer Lösung des Polymeren in einer Konzentration
von 1,0 g/dl in einem Phenol/Tetrachloräthan (Gewichtsverhältnis 6: Gemisch gemessen.
Da die Eigenviskositdt in Korrelation zu dem durchschnittlichen Polymerisationsgrad
des Polymeren steht, wird dadurch die Eigenviskosität des wärmebehandelten Polymeren
zu einem Maß fUr die Wärmezersetzung.
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Die Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) der Copolyestermasse wurde
bestimmt mit einem 0,16 cm (1/16 inch) dicken Formkörper unter Anwendung eines Ublichen
Verfahrens.
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Beispiele 1 - 61 2,03 kg Terephthaloyldichlorid und 2,03 kg Isophthalyodichlorid
wurden in 50 l Methylenchlorid gelöst und die Temperatur der Lösung wurde auf 20°C
eingestellt. Getrennt davon wurden 4,56 kg 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 1,68
kg Natriumhydroxid, 60 g p-tert.-Butylphenol und 23 g Trimethylbenzoylammoniumchlorid
in 100 l Wasser gelöst und die Temperatur der Lösung wurde auf 20°C eingestellt.
Die beiden Lösungen wurden in einen mit einem Homomixer ausgestatteten 200 1-Reaktionsbehälter
eingeführt und 5 Stunden lang bei 20°C stark gerührt. Das Rühren wurde dann gestoppt,
die Methylenchloridschicht wurde abgetrennt und so lange mit entionisiertem Wasser
gewaschen, bis des Waschwasser neutral wurde. Dann wurde eine gleiche Volumenmenge
Aceton zugegeben und die Mischung wurde mit Heißluft von 1000C getrocknet, wobei
man ein flockiges Polymeres mit einer Eigenviskosität von 0,65 erhielt.
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Jedes der verschiedenen Metallsalze der in der folgenden Tabelle I
angegebenen organischen Carbonsäuren wurde in einem Aceton/;asser (Volumenverhtiltnis
1:1)-Gemisch in einer Konzentration von 10 g/l gelöst oder suspendiert. Die dobei
erhaltene Lösung oder Suspension wurde in den in der folgenden Tabelle I angegebenen
Mengen mit dem wie vorstehend beschrieben hergestellten flockigen Polymeren gemischt.
Die Mischung wurde 1 Stunde lang mit Heißluft von 1200C getrocknet und dann 5 Stunden
lang bei 1200C und 20 Tor im Vakuum getrocknet. Das Produkt wurde unter Verwendung
eines monoaxialen Schneckenextruders (Schneckendurchmesser 50 mm) mit einer Zylindertemperatur
von 3100C zu Schnitzeln geformt. Die
Schnitzel wurden unter Verwendung
einer 2E,35 g (1 ounce)-Spritzgußvorrichtung zu Teststücken, die einem Schlagzerreißfestigkeitstest
unterworfen wurden, und zu einem 0,16 cm (1/16 inch)-Teststuck, das einem Feuerbeständigkeitstest
unterworfen wurde, geformt.
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Die angewendeten Spritzgußbedingungen waren folgende: Spritzdruck:
1200 kg/cm2, Zylindertemperatur 330°c, Formtemperatur 120 C.
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Die erhaltenen Formkörper wurden einer Behandlung zur Erzeugung von
Haarrissen unterworfen und die Änderungen in bezug auf die Zerreißschlagfestigkeit
und das Aussehen vor und noch der Durchführung der Behandlung zur Erzeugung von
Haarrissen wurden bewertet.
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Außerdem wurden die Teststücke einer Behandlung zur Bewertung der
Wärmebeständigkeit unterworfen und die Zerreißschlagfestigkeit und die Eigenviskosität
der Teststucke wurden gemessen, Die Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) jeder der
unbehandelten brennenden 0,16 cm (1/16 inch)-Teststücke wurde ebenfalls untersucht.
Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Die Einheit
der Zerreißschlagfestigkeit ist kg - cm/cm². Die Mengen (in Gew.-%) der Zusätze
sind bezogen auf die Menge des aromatischen Copolyesters.
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Tabelle I nach der Haar- nach der Wärmebe-Bei- Zusatz vor der Behandlung
rißbildungsbe- handlung spiel Typ Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung
Eigenvis-Schlagzer-Nr. (Gew.-%) visko- schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag-
kosität reißfesität festigk. bildung Haariß-zerreiß- stigkeit bildung festigk.
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1* - 0 0.61 283 - V-1 stark 62 0.52 205 2 Natriumacetat 0.02 0.61
290 " V-1 schwach 121 0.58 261 3 " 0.2 0.61 285 " V-1 - 264 0.58 255 4 " 1.0 0.60
270 " V-1 " 255 0.56 243 5 " 3.0 0.56 235 " V-1 " 180 0.54 230 6 Calciumacetat 0.02
0.61 275 " V-1 schwach 169 0.58 260 7 " 0.2 0.61 284 " V-1 - 255 0.59 265 8 " 1.0
0.60 270 " V-1 " 230 0.55 235 9 " 3.0 0.55 254 " V-1 " 211 0.53 220 10 Magnesium
0.02 0.61 287 " V-1 schwach 157 252 11 " 0.2 0.61 275 " V-1 - 226 0.59 271 12 "
1.0 0.60 262 " V-1 " 215 0.56 247 13 " 3.0 0.56 230 " V-1 " 202 0.53 217 14 Zinkacetat
0.02 0.61 281 " V-1 schwach 145 0.57 251
Tabelle I - 1. Fortsetzung
nach der Haar- nach der Wärmebe-Bei- Zusatz vor der Behandlung rißbildungsbe- handlung
spiel Typ Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung Eigenvis-Schlagzer-Nr. (Gew.-%)
visko- schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag- kosität reißfesität festigk. bildung
Haariß-zerreiß- stigkeit bildung festigk.
-
15 Zinkacetat 0.2 0.58 280 - V-1 - 181 0.56 244 16 " 1.0 0.56 235
" V-1 " 246 0.53 220 17 " 3.0 0.53 217 " V-1 " 197 0.52 205 18 Natriumstearat 0.02
0.61 290 " V-1 schwach 159 0.57 244 19 " 0.2 0.61 305 " V-1 - 256 0.59 265 20 "
1.0 0.60 287 " V-1 " 230 0.57 248 21 " 3.0 0.56 220 " V-1 " 188 0.55 240 22 Calciumstearat
0.02 0.61 302 " V-1 schwach 202 0.57 253 23 " 0.2 0.61 314 " V-1 - 293 0.59 267
24 " 1.0 0.61 310 " V-1 " 287 0.56 245 25 " 3.0 0.55 285 " V-1 " 150 0.53 215 26
Magnesiumstearat 0.02 0.61 280 " V-1 schwach 180 0.56 240 27 " 0.2 0.61 302 " V-1
- 270 0.58 249 28 " 2.0 0.58 2855" V-1 " 225 0.55 238
Tabelle I
- 2. Fortsetzung nach der Haar- nach der Wärmebe-Bei- Zusatz vor der Behandlung
rißbildungsbe- handlung spiel Typ Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung
Eigenvis-Schlagzer-Nr. (Gew.-%) visko- schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag-
kosität reißfesität festigk. bildung Haariß-zerreiß- stigkeit bildung festigk.
-
29 Bariumstearat 0.02 0.61 293 - V-1 schwach 185 0.56 251 30 " 0.2
0.61 310 " V-1 - 254 0.58 263 31 " 2.0 0.58 262 " V-1 " 215 0.54 227 32 Zinkstearat
0.02 0.61 287 " V-1 schwach 200 0.57 250 33 " 0.2 0.55 240 " V-1 - 272 0.54 231
34 " 2.0 0.54 231 " V-1 " 220 0.52 210 35 Natriumlaurat 0.02 0.61 288 " V-1 schwach
195 0.57 246 36 " 0.2 0.61 280 " V-1 - 260 0.57 251 37 " 2.0 0.58 253 " V-1 " 208
0.54 235 38 Calciumlaurat 0.02 0.61 290 " V-1 schwach 175 0.56 242 39 " 0.2 0.61
285 " V-1 - 254 0.58 265 40 " 2.0 0.57 250 " V-1 " 236 0.53 222 41 Bariumlaurat
0.02 0.61 290 " V-1 schwach 180 0.57 249 42 " 0.2 0.61 285 " V-1 - 266 0.58 260
Tabelle
I - 3. Fortsetzung nach der Haar- nach der Wärmebe-Bei- Zusatz vor der Behandlung
rißbildungsbe- handlung spiel Typ Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung
Eigenvis-Schlagzer-Nr. (Gew.-%) visko- schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag-
kosität reißfesität festigk. bildung Haariß-zerreiß- stigkeit bildung festigk.
-
43 Bariumlaurat 2.0 0.57 255 - V-1 - 209 0.53 215 44 Natriumbenzoat
0.02 0.61 293 " V-1 schwach 165 0.57 250 45 " 0.2 0.61 300 " V-1 - 281 0.57 250
46 " 2.0 0.56 254 " V-1 " 213 0.53 220 47 Calciumbenzoat 0.02 0.61 275 " V-1 schwach
187 0.56 249 48 " 0.2 0.61 308 " V-1 - 271 0.57 250 49 " 2.0 0.58 258 " V-1 " 207
0.53 215 50 Natriumterephthalat 0.02 0.61 280 " V-1 schwach 158 0.56 245 51 " 0.2
0.60 290 " V-1 - 237 0.58 262 52 " 2.0 0.57 247 " V-1 " 195 0.54 232 53 Natriumtrimellitat
0.02 0.61 286 " V-1 schwach 188 0.57 251 54 " 0.2 0.61 276 " V-1 - 251 0.57 247
55 " 2.0 0.54 230 " V-1 " 187 0.53 220 56 Natriumpyromellitat 0.02 0.61 287 " V-1
schwach 172 0,.56 246
Tabelle I - 1. Fortsetzung nach der Haar-
nach der Wärmebe-Bei- Zusatz vor der Behandlung rißbildungsbe- handlung spiel Typ
Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung Eigenvis-Schlagzer-Nr. (Gew.-%) visko-
schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag- kosität reißfesität festigk. bildung Haariß-zerreiß-
stigkeit bildung festigk.
-
57 Natriumpyromellitat 0.2 0.60 254 - V-1 - 220 0.57 251 58 " 2.0
0.57 243 " V-1 " 175 0.53 215 59 Natriumformiat 0.02 0.61 288 " V-1 165 0.58 240
60 " 0.2 0.60 265 " V-1 " 240 0.57 225 61 " 2.0 0.57 230 " V-1 " 218 0.58 210
Die
Ergebnisse der vorstehenden Tabelle I zeigen, daß dann, wenn der aromatische Copolyester
den angegebenen, erfindungsgemaß verwendeten Zusatz nicht enthält (Beispiel 1),
bei der Behandlung mit siedendem Wasser eine hochgradige Haarrißbildung auftritt.
-
Im Gegensatz dazu tritt bei den erfindungsgemäßen aromatischen Copolyestermassen
eine geringere Haarrißbildung auf wegen der Zugobe der organischen Carbonsäuremetallsalze
und man erhält eine Verbesserung in bezug auf die Wärmebeständigkeit bei nur geringer
Verminderung der Eigenviskosität und Schlagzerreiß festigkeit noch der Wärmebehandlung.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Menge des organischen Carbonsäuremetall
salzes gering ist, der Effekt der Verhinderung der Haarrißbildung abnimmt und daß
dann, wenn die Menge des organischen Carbonsäuremetalisalzes groß ist, der Effekt
der Verbesserung der Wärmebestndigkeit abnimmt.
-
Beispiele 62 - 79 1,22 kg Terephthaloyldichlorid und 0,812 kg Isophthaloyldichlorid
wurden in 25 l Methylenchlorid gelöst und die Temperatur der Lösung wurde auf 20°C
eingestellt. Getrennt davon wurden 2,28 kg 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 0,848
kg Natriumhydroxid, .35 g p-Phenylphenol und 13 g Trimethylbenzylammoniumchlorid
in 50 1 Wasser gelöst und die Temperatur wurde auf 200C eingestellt.
-
Die beiden Lösungen wurden in einen mit einem RUhrer ausgestatteten
150 l-Reaktionsbehditer eingeführt und 5 Stunden lang bei 200C stark gerUhrt. Das
Rühren wurde dann gestoppt und die Methylenchloridschicht wurde abgetrennt, danach
mit entionisiertem Wasser so lange gewaschen, bis das Waschwasser neutral wurde.
-
Dann wurde eine gleiche Volumenmenge Aceton zugegeben und die Mischung
wurde mit Heißluft von 1000 C getrocknet, wobei ein flockiges Polymeres mit einer
Eigenviskosität von 0,71 erhalten wurde.
-
Jedes der in der folgenden Tabelle II angegebenen verschiedenen organischen
Carbonsäuremetallsalze wurde in einem Aceton/Wasser (Volumenverhältnis 1:1)-Gemisch
in einer Konzentration von 10 g/l gelöst oder suspendiert. Die Lösung oder Suspension
wurde in den in der folgenden Tabelle Ii angegebenen Mengen mit dem wie vorstehend
beschrieben hergestellten flockigen Polymeren gemischt. Die Mischung wurde 1 Stunde
lang mit Heißluft von 1200 C getrocknet und donn wurde sie 5 Stunden lang bei 1200C
und 20 Torrim Vakuum getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde unter Verwendung
eines monoaxialen Schneckenextruders (Schneckendurchmesser 50mm) mit einer Zylindertemperatur
von 310°C zu Schnitzeln geformt. Die Schnitzel wurden dann unter Verwendung einer
28,35 9 (1 ounce)-Spritzgußvorrichtung zu TeststUcken, die dem Schlagzerreißfestigkeitstest
unterworfen wurden, und zu 0,16 cm (1/16 inch)-TeststUcken, die dem Feverbeständigkeitstest
unterworfen wurden, geformt. Die Spritzgußbedingungen waren folgende: Spritzdruck:
1200 kg/cm2, Zylindertemperetur 3300C, Formtemperatur 1200 C.
-
Die erhaltenen Formkörper wurden einer Behandlung zur Erzeugung von
Haarrissen unterworfen und die Xnderungen in bezug auf die Schlagzerreißfestigkeit
und das Aussehen der Testproben vor und nach der Behandlung zur Erzeugung von Haarrissen
wurden bewertet.
-
Außerdem wurden die Teststücke einer Behandlung zur Bewertung der
Wärmebeständigkeit unterworfen und die Schlagzerreißfestigkeit und die Eigenviskosität
jedes der Teststücke wurden bestimmt.
-
Die Feuerbeständigkeit jedes der unbehandelten brennenden 0,16 cm
(1/16 inch)-TeststUcke wurde ebenfalls bestimmt. Die dobei erhaltenen Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
Tabelle II nach d.Haarißbil-
nach der Wärmebedungsbehandlung handlung Bei- Zusatz vor der Behandlung spiel Typ
Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung Eigenvis-Schlag-Nr. (Gew.-%) visko-
schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag- kosität zerreißfesität festigk. bildung
Haariß-zerreiß- festigk.
-
bildung festigk.
-
62* - 0 0.62 275 - V-1 stark 48 0.53 220 63 Natriumacetat 0.02 0.62
283 " V-1 schwach 118 0.59 265 64 " 0.2 0.62 278 " V-1 - 235 0.59 260 65 " 1.0 0.61
270 " V-1 " 240 0.57 253 66 " 3.0 0.56 245 " V-1 " 183 0.54 231 67 Calciumacetat
0.02 0.62 265 " V-1 schwach 140 0.59 255 68 " 0.2 0.62 282 " V-1 - 198 0.60 260
69 " 1.0 0.60 270 " V-1 " 231 0.55 243 70 " 3.0 0.55 246 " V-1 " 136 0.53 215 71
Natriumstearat 0.02 0.62 294 " V-1 schwach 122 0.58 244 72 " 0.2 0.62 273 " V-1
- 235 0.60 260 73 " 1.0 0.60 271 " V-1 " 222 0.57 245 74 " 3.0 0.56 240 " V-1 "
195 0.55 230 75 Natriumbenzoat 0.02 0.62 280 " V-1 schwach 125 0.57 250
Tabelle
II nach d.Haarißbil- nach der Wärmebedungsbehandlung handlung Bei- Zusatz vor der
Behandlung spiel Typ Menge Eigen- Zerreiß- Grad d. Brenn- handlung Eigenvis-Schlag-Nr.
(Gew.-%) visko- schlag- Haarriß- barkeit Grad d. Schlag- kosität zerreißfesität
festigk. bildung Haariß-zerreiß- festigk.
-
bildung festigk.
-
76 Natriumbenzoat 0.2 0.62 277 - V-1 - 245 0.57 246 77 " 1.0 0.60
265 " V-1 " 207 0.54 231 78 Natriumterephtha- 0.2 0.62 275 " V-1 " 248 0.56 248
lat 79 " 1.0 0.60 264 " V-1 " 210 0.57 240 * Bei dem Beispiel 22 handelt es sich
um ein Kontrollbeispiel
Der Effekt der Zugabe der organischen Carbonsäuremetallsalze
ergibt sich eindeutig aus dem Vergleich mit dem Fall, bei dem das Salz nicht zugegeben
wurde. Wenn die Menge der organischen Carbonsduremetallsolze außerholb des oben
angegebenen Bereiches liegt, so wird kein Effekt in bezug auf die Verhinderung der
Haarrißbildung erzielt oder die Verbesserung in bezug auf die thermische Zersetzungsbeständigkeit
ist gering. Die Einheit der Schlagzerreißfestigkeit ist kg . cm/cm2.
-
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische
bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoc'n für den Fachmann selbstverständlich,
daß sie darauf keineswege beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht
abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden
Erfindung verlassen wird.