DE2931430A1 - Polybutylenterephthalat-formzusammensetzungen - Google Patents
Polybutylenterephthalat-formzusammensetzungenInfo
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Description
" 5 " 293Η3Ό
Die vorliegende Erfindung betrifft Polybutylenterephthalat-Formzusammensetzungen,
die thermisch stabile verstärkende Fasern wie zum Beispiel Glasfasern, Glimmer und ein mehrphasiges Mehrfachpolymer enthalten. Das mehrphasige Polymer
weist eine erste elastomere Phase auf, die durch Polymerisation eines Monomersystems aus einem C- - Cg-Alkylacrylat,
einem Vernetzungsmonomer und einem Pfropfmonomer erhalten
wird, und es weist eine letzte starre thermoplastische Phase
auf, die durch Polymerisation in Gegenwart der elastomeren Phase erhalten wird.
Mit thermisch stabilen verstärkenden Fasern, wie zum Beispiel
Glasfasern, verstärktes Polybutylenterephthalat (PBT) ist als Form- bzw. Preßharz bekannt und wird in zahlreichen Patenten
und Veröffentlichungen, beispiels in den US-PS'en
3 814 725; 3 814 786 und 3 624 024 beschrieben. Die Faserverstärkung
verbessert im allgemeinen die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, den Biegemodul und die Wärmeverformungstemperatur
der Formzusammensetzung. Jedoch neigen Formgegenstände, insbesondere große, durch Fiberglas verstärkte Spritzgußgegenstände
aus PBT, Nylon und anderen semikristallinen thermoplastischen Werkstoffen zur Verformung oder Verbiegung,
während diese Probleme bei glasfaserverstärkten amorphen thermoplastischen
Werkstoffen nicht auftreten. Es wird angenommen, daß die Spannungen, die auf das verschiedene Ausmaß an volu—
metrischer Kontraktion parallel und quer zur Richtung des plastischen Schmelzflusses in die Gußform zurückzuführen sind,
die Ursache für die Verbiegung sind. Die parallele Ausrichtung
der Glasfasern in Richtung des Schmelzflusses während der
Formgebung führt zu diesem richtungsabhängigen Unterschied bei der volumetrisehen Kontraktion. Es wird daher angenommen, daß
die Verformung bzw. Verbiegung auf die Anwesenheit der verstärkten
Fasern zurückzuführen ist, die zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Endproduktes beitragen. Es
ist bekannt, daß die Zugabe von Glimmer zu fiberglasverstärk-
- "Q30Ü31-/O5-3:.
293U30
tem PBT die Verbiegung verringert. Leider verringert aber
die Zugabe von Glimmer die Schlagfestigkeit.
Es sind eine Reihe von Schlagfestigkeits-Modifizierungsmitteln bekannt, die die Schlagfestigkeit von geformten bzw.
gegossenen PBT-Zusammensetzungen erhöhen. Einige sind beispielsweise
in den US-PS'en 4 096 202 und 4 034 013 beschrieben.
Es wird allgemein angenommen und es entspricht den Tatsachen, daß einige Modifizierungsmittel, die die Schlagfestigkeitseigenschaften
von PBT-Formzusammensetzungen, insbesondere faserverstärkten Zusammensetzungen, verbessern, jedoch
zu einer Zunahme der Verbiegungs- bzw. Verformungseigenschaften der Zusammensetzungen führen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte glasfaserverstärkte PBT-Pormzusammensetzung und ein
Verfahren zur Herstellung solcher Zusammensetzungen und ebenso Formgußgegenstände aus diesen Zusammensetzungen zu schaffen.
Im Vergleich zu den bekannten Zusammensetzungen weisen die erfindungsgemäßen gegossenen bzw. geformten Zusammensetzungen
eine besonders günstige Kombination von Eigenschaften einschließlich verringerter Neigung zur Verbiegungv.und verbesserter
Schlagfestigkeit auf.
Die erfindungsgemäßen verbesserten Polyester-Formzusammensetzungen
bestehen im wesentlichen aus wenigstens 40 Gew.-Prozent PBT mit einer Grenzviskosität (intrinsic viscosity)
von etwa 0,5 bis etwa 2,0 Deziliter pro Gramm (dl/g). Diese Formzusammensetzungen enthalten daneben:
(a) etwa 3 bis etwa 50 Gew.-Prozent, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, thermisch stabile verstärkende Fasern mit einem Durchmesser von etwa 5 bis
etwa 20 Mikron und einem Schlankheitsverhältnis von wenigstens etwa 5,
(b) etwa 1 bis etwa 40 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fonnzusammensetzung, Phlogopit-Glimmer-Plättchen
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zwischen
G30031 /0536
etwa 0,044 und 0,44 mm, wobei wenigstens etwa 90 % des
Glimmers einen Teilchendurchmesser von etwa 0,074 bis 0,44 mm
aufweisen, und
(c) etwa 5 bis etwa 30 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, eines mehrphasigen
Misch- bzw. Mehrfachpolymers, bestehend aus
(1) etwa 25 bis etwa 95 Gew.-Prozent einer ersten elastomer
en Phase, die durch Polymerisation eines Monomersystems aus etwa 75 bis 99,8. Gew.-Prozent
eines C1-C6 Alkylacrylats, 0,1 bis 5 Gew.-Prozent
eines Vernetzungsmönomers unda0,1 bis 5 Gew.-Prozent
eines Pfropfmonomers erhalten, wird, wobei das Vernetzungsmonomer
ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomer ist mit einer Vielzahl von additionspolymerisationsfähigen
reaktiven Gruppen, welche alle mit der praktisch gleichen Reaktionsgeschwindigkeit
polymerisieren, und wobei das Pfropfmonomer ein
polyäthylenisch ungesättigtes Monomer ist mit einer Vielzahl von additionspolymerisationsfähigen reaktiven
Gruppen, wobei wenigstens eine dieser Gruppen mit einer im wesentlichen unterschiedlichen Polymerisationsgeschwindigkeit
polymerisiert als wenigstens eine der übrigen reaktiven Gruppen, und
(2) etwa 75 bis 5 Gew.-Prozent einer letzten, starren/
thermoplastischen Phase, die in Gegenwart der elastomeren Phase polymerisiert wird. :
Bei den bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden
als thermisch stabile verstärkende Fasern Glasfasern und die im nachfolgenden beschriebenen bevorzugten mehrphasigen
Polymere verwendet.
Wie bereits oben erwähnt, betrifft die Erfindung eine neue Formzusammensetzung, Formgußgegenstände aus diesen Zusammensetzungen
und ein Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen. Die Formzusammensetzung gemäß der Erfindung besteht
030031/053- : . - s ■
- f- 293U3Ü
aus wenigstens etwa 40 Gew.-Prozent PBT mit einer Grenzviskosität zwischen etwa 0,5 und etwa 2,0 dl/g, und sie enthält
thermisch stabile verstärkende Fasern, Glimmer und ein mehrphasiges Mehrfachpolymer, wie es im nachfolgenden beschrieben
wird.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Polybutylenterephthalat (PBT) kann auf jede geeignete Weise wie zum Beispiel durch
Umsetzung von Terephthalsäure oder einem Dialkylester der Terephthalsäure, zum Beispiel Dimethylterephthalat, mit
Diolen, die vier Kohlenstoffatome aufweisen, zum Beispiel Tetramethylenglykol, erhalten werden. Das erfindungsgemäß zu
verwendende PBT hat eine Grenzviskosität (I.V.) von etwa 0,5 bis etwa 2,0 dl/g, gemessen in Orthochlorphenol bei 25°C,
wobei ein Material mit einer I.V. zwischen etwa 0,5 und etwa 1,1 dl/g bevorzugt wird. Die Herstellung von PBT ist dem
Fachmann ebenso bekannt wie die speziellen Verfahren, um ein PBT der gewünschten Grenzviskosität zu erhalten. Diese herkömmlichen
Herstellungsverfahren für PBT sind beispielsweise in der US-PS 3 465 319 näher beschrieben.
Als thermisch stabile verstärkende Fasern können im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Fasern verwendet werden,
die bei den Bedingungen, die normalerweise bei der Herstellung von Produkten aus PBT-Formzusammensetzungen angewendet werden,
thermisch stabil sind. Beispielsweise sind dies Fasern aus Materialien wie Glas, Aramid (aramid), Calciumsulfat, Aluminiummetall,
Bor, Asbest, Kohlenstoff, faserförmiges Kaliumtitanat, Eisen-Whisker, etc. Derartige Fasern sollten normalerweise
einen Durchmesser zwischen etwa 5 und etwa 20 Mikron und ein Schlankhextsverhältnis (Verhältnis von Länge der Faser
zu Durchmesser der Faser) von wenigstens etwa 5 aufweisen. Glasfasern werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Falls Glasfasern verwendet werden, sollten diese vorzugsweise
einen Durchmesser zwischen etwa 10 und etwa 15 Mikron und ein Schlankhextsverhältnis von wenigstens etwa 20
aufweisen.
030031/053 , '■ - '
- 9 - 293H30
Die verstärkenden Pasern werden erfindungsgemäß in Mengen
zwischen etwa 3 und etwa 50 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der PBT-Formzusammensetzung, verwendet, vorzugsweise
in Mengen zwischen etwa 3 und etwa 20 Gew.-Prozent, bezogen auf dieselbe Basis. Es wird allgemein anerkannt, daß
die Verwendung derartiger Fasern zu einer wesentlichen Verbesserung der physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise
der Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Biegemodul und Wärmeverformungstemperatur des PBT führt. Die im Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verwendenden Glasfasern oder anderen Fasern können auf jede geeignete Art und Weise hergestellt
und in das PBT eingearbeitet werden, wie beispielsweise durch getrenntes Extrudierungsmisehen mit dem PBT, Extrudierungsmischen
mit anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen oder durch Einarbeitung in das PBT
oder die PBT. enthaltende Zusammensetzung während des Spritzgießens
von Produkten aus dem PBT.
Wie bereits oben erwähnt wurde, neigen die aus faserverstärktem
PBT geformten bzw. gegossenen Produkte zu einer übermäßigen Verformung bzw. Verbiegung, während sie in mancher Hinsicht
wesentlich verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen. Es wird angenommen, daß diese Verbiegung bzw. Verformung auf die vorzugsweise Ausrichtung der Fasern parallel
zur Richtung des Schmelzflusses innerhalb der Gußform zurückzuführen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es
daher notwendig, in die Zusammensetzungen und in die Produkte
zusätzliches Füllstoffmaterial einzuarbeiten, um den nachteiligen Einfluß der verstärkenden Fasern auf die Verbiegung
bzw. Verformung zu verringern. Erfindungsgemäß müssen daher
etwa 1 bis etwa 40 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Formzusammensetzung, Phlogopit-Glimmer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,044 bis etwa
0,44 mm verwendet werden, wobei mindestens etwa 90 % des
Glimmers eine Teilchengröße zwischen etwa 0,074 und 0,44 mm
aufweist (das heißt durch ein Sieb mit einer lichten Weite
von 0,44 mm hindurchfällt, jedoch von einem Sieb mit einer
: - 0:3 0 0 3 1 / 0 5 3 ö -■"■"■: "-";■■'-
lichten Weite von 0,074 mm zurückgehalten wird), Um dem
nachteiligen Einfluß des Glimmers auf die Schlagfestigkeit
entgegenzuwirken, müssen erfindungsgemäß etwa 5 bis etwa 30 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung,
eines mehrphasigen Misch- bzw. Mehrfach— polymers verwendet werden, welches aus
(1) etwa 25 bis etwa 95 Gew.-Prozent einer ersten elastomeren
Phase, die durch Polymerisation eines Monomersystems aus etwa 75 bis 99,8 Gew.-Prozent eines C--Cg-Alkylacrylats,
0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Vernetzungsmonomers
und 0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Pfropfmonomers, erhalten wird, wobei das Vernetzungsmonomer ein poly—
äthylenisch ungesättigtes Monomer ist mit einer Mehrzahl von additipnspolymerisationsfähigen reaktiven Gruppen,
die alle mit einer im wesentlichen gleichen Reaktions- " .-_
geschwindigkeit polymerisieren, und wobei das Pfropfmonomer
ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomer ist, mit einer Vielzahl von additionspolymerisationsfähigen
reaktiven Gruppen, wobei wenigstens eine dieser Gruppen
mit einer im wesentlichen verschiedenen Polymerisatxonsgeschwindigkeit polymerisiert als wenigstens eine der
übrigen reaktiven Gruppen, und
(2) etwa 75 bis 5 Gew.-Prozent einer letzten, starren thermoplastischen
Phase besteht, die in Gegenwart der elastomer en Phase polymerisiert wird.
Das mehrphasige Mehrfachpolymer, welches in den erfindungsgemäBen
Zusammensetzungen verwendet wird, besteht zu etwa 25 bis etwa 95 Gew.-Prozent aus einer ersten elastomeren
Phase und zu etwa 75 bis 5 Gew.-Prozent aus einer letzten
starren thermoplastischen Phase. Gegebenenfalls können eine oder mehrere Zwischenphasen anwesend sein, beispielsweise
eine mittlere Stufe, die durch Polymerisation von etwa 75 bis 100 Gew.-Prozent Styrol erhalten wird. Die erste Stufe
wird aus etwa 75 bis 99,8 Gew.-Prozent eines C-.-Cg-Acrylates
030031/0538
- 11"-" : 2331430
polymerisiert, und man erhält einen acrylischen Gummi- bzw.
Kautschukkern mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb etwa tO°C, welcher mit 0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Vernetzungsmonomers
vernetzt ist und weiterhin 0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Pfropfmonomers enthält. Ein bevorzugtes Alkylacrylat
ist Butylacrylat. Das Vernetzungsmonomer ist ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomeres, welches eine Mehrzahl
von additionspolymerisationsfähigen reaktiven Gruppen
aufweist, die alle mit praktisch derselben Reaktionsgeschwindigkeit
polymerisieren. Geeignete Vernetzungsmonomere sind
beispielsweise Polyacryl- und Polymethacrylester von Polyolen wie zum Beispiel Butylendiacrylat und -d ime thacr y la t, Trimethylolpropantrimethacrylat
und dergleichen; Di— und Tr ivinylbenzol,
Vinylacrylat und -methacrylat und dergleichen. Das bevorzugte Vernetzungsmonomer ist Butylendiacrylat. Das
Pfropfmonomer ist ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomeres
mit einer Mehrzahl von additionspolymerisationsfähigen reaktiven Gruppen, wobei wenigstens eine dieser Gruppen verglichen
mit wenigstens einer anderen Gruppe der übrigen reaktiven Gruppen eine im wesentlichen verschiedene Polymerisationsgeschwindigkeit
aufweist. Die Funktion des Pfropfmonomeres besteht darin, einen Restgehalt an Ungesättigtheit in
der elastomeren Phase zur Verfügung zu stellen, insbesondere
während der letzten Stufen der Polymerisation und damit an
oder nahe an der Oberfläche der elastomeren Teilchen.
Wenn die starre thermoplastische Phase anschließend an die
Oberfläche des Elastomeren polymerisiert wird, nehmen die
restlichen ungesättigten ädditionspolymerisierbaren reaktiven
Gruppen, die durch das Pfropfmonomer zur Verfugung gestellt
werden, an der nachfolgenden Reaktion teil, so daß wenigstens ein Teil der starren Phase chemischian die Oberfläche des
Elastomeren gebunden ist. Unter den effektiven Pfropfmonomeren
sind zu nennen die allylgruppenhaltigen Monomeren von Allylestern
äthylenisch ungesättigter Säuren wie zum Beispiel Allylacrylat, Allylmethacrylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat,
Diallylitaconat, Aliylmäleat, Allylfumarat und Allylitaconat.
: =030031 /053 \ : '--'-■' -
Etwas weniger bevorzugt sind die Diallylester von Polycarbonsäuren,
die im allgemeinen nicht eine so günstige Polymerisationsgeschwindigkeit haben. Die bevorzugten Pfropfmonomere
sind Allylmethacrylat und Diallylmaleat. Ein ganz
besonders bevorzugtes Interpolymer weist lediglich zwei Stufen auf, wobei die erste Stufe etwa 60 bis 95 Gew.-Prozent
des Interpolymers beträgt und aus einem Monomersystem aus 95 bis 99,8 Gew.-Prozent Butylacrylat, 0,1 bis 2,5 Gew.-Prozent
Buty.lendiacrylat als Vernetzungsmittel und 0,1 bis 2,5 Gew.-Prozent Allylmethacrylat oder Diallylmaleat als Pfropfmittel
polymerisiert wird, und wobei die letzte Stufe aus etwa 60 bis 100 Gew.-Prozent Methylmethacrylat polymerisiert
wird.
Das Monomersystem für die letzte Stufe kann aus einem C1-bis
Cjg-Methacrylat, aus Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylaten,
Allylmethacrylat, Diallylmethacrylat und dergleichen bestehen,
sofern die Gesamtglasübergangstemperatur wenigstens etwa 200C
beträgt. Vorzugsweise besteht das Monomersystem für die letzte
Stufe aus wenigstens etwa 50 Gew.-Prozent eines C..- bis C.~
Alkylmethacrylat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines
Monomersystems für die letzte Stufe können auch Epoxyfunktionen
vorhanden sein. Unter "Epoxyfunktionen" werden hier Epoxyeinheiten
verstanden, die an dem Polymer der letzten Stufe anhängen. Ein bevorzugter Weg zur Einarbeitung von Epoxyfunktionen
in das Polymer der letzten Stufe erfolgt durch Verwendung von epoxyhaltigen Monomeren wie beispielsweise Glycidylacrylat
oder Glycidylmethacrylat in der Monomermischung für die letzte Stufe. Andere Epoxygruppen enthaltende Monomere
sind beispielsweise Butadienmono-epöxid, Allylglycidyläther,
4,5-Epoxypentylmethacrylat oder -acrylat, 10,11-Epoxyundecylmethacrylat
oder andere epoxygruppenhaltige, äthylenisch ungesättigte Monomere. Es sind auch andere Wege zur Einführung von
Epoxyfunktionen· in die letzte Stufe des mehrstufigen Polymers
möglich, wie zum Beispiel durch Nachepoxidierung. Es wird weiterhin bevorzugt, daß das Polymer der letzten Stufe frei von
Gruppen ist, die dazu neigen, Poly-(alkylenterephthalat) zu zersetzen bzw. abzubauen, wie beispielsweise Säure-, Hydroxyl-,
- 03003 1 /05'J-" ■
Amino- und Amidgruppen.
Bezüglich weiterer Erläuterungen und Beispielen von verschiedenen mehrphasigen Polymeren, ·: die erfindungsgemäß verwendet
werden können, wird auf die bereits oben erwähnte US-PS 4 096 202 verwiesen, auf deren gesamte Offenbarung hier
Bezug genommen werden soll. Ebenso wird auf die gesamte Offenbarung der US-PS 4 034 013 Bezug genommen, in welcher
weitere Beispiele von für die vorliegende Erfindung geeigneten mehrphasigen Polymeren beschrieben sind.
Zusätzlich zu den oben genannten Bestandteilen können die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen und Produkte auch geeignete
Plammverzögerungszusätze in Mengen bis zu 20 Gew.-Prozent,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, enthalten,
und sie können darüber hinaus auch relativ kleine Mengen von anderen Materialien enthalten, die die gewünschten
Eigenschaften der Endprodukte nicht negativ beeinflussen.
Solche zusätzlichen Materialien können beispielsweise, in Abhängigkeit
von den speziellen Zusammensetzungen und den gewünschten Produkten, Farbstoffe und Schmiermittel sein. Falls
solche zusätzlichen Materialien anwesend sind, liegt die verwendete
Menge nicht oberhalb 5 Gew.-Prozent, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung bzw. auf das Endprodukt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen geformten bzw. gegossenen
Zusammensetzungen werden die verstärkenden Fasern innig mit dem PBT auf geeignete Weise gemischt wie zum Beispiel
durch trockenes Mischen, gefolgt von Schmelzmischen, Mischen in Extrudern, auf erhitzten Walzen oder unter Verwendung
anderer Mischer, etc. Geeignete Vormischungsverfahren können ebenso angewendet werden. Dieselben Überlegungen treffen auch
für die Zugabe von anderen notwendigen oder wahlweisen Bestandteilen zu den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu.
Geeignete Misch- und Form- bzw. Gießverfahren sind bekannt
und brauchen nicht näher erläutert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die
erfindungsgemäße Zusammensetzung durch trockenes Mischen und ; 030 U 3 t/0 53 5^ _
anschließendes Schmelzmischen in einem Extruder mit Zylindertemperaturen
zwischen etwa 240 und etwa 2700C gemischt. Unter den Form- bzw. Gießverfahren zur Herstellung von
Produkten aus den erfindungsgemäßen Formzusammensetzungen wird das Spritzgießverfahren bevorzugt. Falls das Spritzgießverfahren
angewendet wird, betragen die Zylindertemperaturen
vorzugsweise etwa 250 bis etwa 265°C. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
extrudiert und tablettiert. Die erfindungsgemäßen Produkte werden dann durch Spritzgießen der tablettierten Extrud
ierungsprodukte erhalten.
Wie bereits oben erwähnt wurde, ist einer der Hauptvorteile
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Produkte der,
daß die Zugabe von Glimmer und der oben beschriebenen mehrphasigen Polymere zu dem mit Glasfaser verstärkten PBT die
Schrumpfung- und die Formveränderung bzw. Verbiegung, die normalerweise bei der Verwendung von verstärkenden Fasern
auftritt, ganz wesentlich- reduziert, ohne daß die wünschenswerten
Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften, die mit der Verwendung von Fasern einhergehen, negativ beeinflußt
werden.
Während die Formveränderung bzw. Verbiegung häufig durch Augenschein bestimmt wird, kann die Verbiegung quantitativ
als "Prozentuale Verbiegung = »def iniej:t
werden, wobei "dm" die maximale Entfernung von einer flachen Oberfläche zu einem Punkt auf einer verbogenen bzw. gekrümmten
Seite des betreffenden Gegenstandes und "t" die Dicke
bzw. Stärke der verbogenen Seite des Gegenstandes bedeuten. In dieser Gleichung ist die Verbiegung nur in bezug auf die
Wandstärke definiert, ohne daß die Länge des Teiles berücksichtigt wird. Da die absolute Abweichung von einer geraden
Linie dieselbe prozentuale Abweichung ergibt, muß eine Korrektur
für die Länge des Teiles eingeführt werden, um die Verbiegung des Teiles hinsichtlich des sichtbaren Defektes
der Verbiegung präziser zu definieren. Die Verbiegung des
03 0 0 31/05 3G
Teiles (PW) kann daher wie folgt definiert werden:
_ % Verbiegung _ (dm-t)x100
L txL
L txL
wobei PW die Verbiegung des Teiles bedeutet und L die Gesamtlänge des verbogenen bzw. verformten Teiles darstellt und
die anderen Symbole wie oben definiert sind. Zur Ermittlung
der Verbiegung bzw. Formbeständigkeit von Proben und Produkten wird häufig ein durchschnittlicher Verbiegungsweft für
eine fünfseitige, einfache Schachtel errechnet, auf der Basis von Messungen der Verbiegung der rechten, linken, vorderen
und den rückwärtig liegenden Seiten der Schachtel.
Zusätzlich zu den oben erwähnten notwendigen und wahlweisen Bestandteilen können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
auch etwa 1 bis etwa 35 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzungen, an Polyäthylenterephthälat
(PET) enthalten. Wenn PET in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
verwendet wird, wird vorzugsweise auch ein kernbildendes Mittel wie beispielsweise Talk etc. imiMengen von
etwa 0,01 bis etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, verwendet. ; Die Verwendung
des PET dient dazu, die Verbiegungs- bzw. Verformungsprobleme
zu verringern und die Kosten zu senken. Das PET hat vorzugsweise eine Grenzviskosität von 0,4 bis etwa 1,2 dl/g, gemessen
in Orthochlorphenol bei 25°C.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung,."sollen
sie jedoch nicht beschränken. In den Beispielen sind sämtliche Mengenangaben in Gewichtsprozent, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, angegeben, falls nichts anderes angegeben wird. Die physikalischen Eigenschaften,
einschließlich der Verbiegung bzw. Verformung, wurden anhand der nachfolgenden Kriterien gemessen und werden als ein
Durchschnittswert für verschiedene Proben von jeder Zusammensetzung angegeben:
030031 /0Β3υ
■293.U30
"" Ί D —■
Zugfestigkeit ASTM D-638
Biegefestigkeit ASTM D-790
Biegemodul ASTM D-790
Izod-Kerbschlagfestigkeit ASTM D-256
Izod-Kerbschlagfestigkeit
(einseitige Einspannung)
(Cantilever Beam Reversed
Notch Izod Impact Strength) ASTM D-256
(einseitige Einspannung)
(Cantilever Beam Reversed
Notch Izod Impact Strength) ASTM D-256
Prozentuale Verbiegung wie oben definiert.
PBT (I.V. =0,8) wird in einem Midland Ross Extruder (1,5
inch) mit verschiedenen Mengen an Phlogopit-Glimmer und anderen Bestandteilen, wie nachfolgend angegeben, gemischt,
um die in Tabelle 1 unten angegebenen verschiedenen Formzusammensetzungen herzustellen. Der verwendete Glimmer
(Marietta Resources International Suzorite HAR 60-S Glimmerplättchen)
wies die folgende Teilchengrößenverteilung auf;
Spuren 0,84 - 0,44 mm
76 % : _-' - 0,44 - 0/Ϊ4Α. mm -
J 1&- % - \ - - 0,149- 0,074 mm ^
3 % 0,074-0,044 111111
2 % kleiner als 0,0,044- jnm "■:
Daneben wurde auch ein anderer Glimmer (Marietta Resources
International Suzorite HAR 200-S Glimmerplättchen) verwendet.
Dieses Material hatte die folgende Teilchengrößenverteilung:
Spuren 0,84 - 0,44 mm
1 % 0,44 - 0,149 mm
55 % 0,149- 0,074 mm
20 % 0,074- 0,044 mm
24 % kleiner als 0,044 ram.
03003 1/05 J".
Es wurden die folgenden Bedingungen angewendet:
Extruderzone Temperaturen Druck (Back Pressure)
0 - 200
T | 2700C |
2 | 265°C |
3 | 2600C |
4 | 255°C |
5 | 2500C. |
Stromstärke 12-25 Schneckenumdrehungen/min:90
Schmelztemperatur 243-251°C
Jede der experimentellen Formzusammensetzungen, die in Tabelle 1 spezifiziert sind und wie oben beschrieben hergestellt
worden sind, wurde dann zur Herstellung von ASTM-Testspecimen
in einer Schneckenspritzgxeßmaschine (50 ton 3 oz) geformt. Geeignete Teile zur Ermittlung der Verbiegung (Aufbewahrungsbehälter für Dias mit vier großen flachen Seiten) wurden mit
einer Schneckenpreßmaschine (250 ton, 36 oz Impco screw ram
machine) geformt.
Die Form- bzw;. Gießbedingungen waren wie folgt:
3 oz., 50 ton Gießmaschine
Zylindertemperatur | vorn hinten Düse |
248,9°C 248,9°C 248,9°C |
Einspritzdruclc | 77,33 kg/cm2 | |
Schneckenumdrehung/min. | 75 | |
Einspritzzeit | 10 see. | |
Formzeit | 20 see. | |
Gesamtzeit eines Zyklus1 | 30 see. | |
Formtemperatur | 37,8°C |
030 0 3 1/0 53 6
36 oz, 350 ton Spritzgießmaschine
Zylindertemperatur vorn 248,9°C
Mitte 248,9°C
hinten 248,9°C
Düse 254,4°C
Gemessene Schmelztemperatur 215,6°C
Schneckenumdrehung/min 80
Gesamtzeit eines Zyklus1 94 see.
F. okmtemper a tür 7 9,4 ° C
Formzeit 40 see.
Einspritzdruck 77,33 kg/cm2
Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
TABELLE 1 | Bestandteile | Gewichtsprozent | 1 | 2 | 3 |
PBT (I.V. = 0,8) | 25 | 25 | 30 | ||
Experimentelle.FormzusammensetZungen | PET (I.V. = 0,8) | 20 | 20 | 20 | |
60-S Glimmerplättchen | 20 | ||||
200-S Glimmerplättchen | 20 | 15 | |||
Glasfasern (OCF 419 AA, | |||||
3/16 inch) 20 20 20
Acrylisches Schlagfestigkeits-
Modifizierungsmittel KM 330 14,3 14,3 14,3
Acrowax C Schmiermittel 0,2 0,2 0,2
Diepoxy-Modifxzierungsmxttel
Epon 815 0,5 0,5 0,5
030031/0536
293U30
Physikalische Eigenschaften der experimentellen Formzusammensetzungen
■ -'
prozentuale Verbiegung, vergütet (annealed)
prozentuale Verbiegung, unvergütet (unannealed)
Izod-Kerbschlagfestigkeit (Foot χ Pounds per Inch) (30,48 cm · 0,4536 kg/2,54 cm)
Izod-Kerbschlagfestigkeit
{einseitig eingespannt) (Cantilever Beam Reversed Notch Izod Impact Strength)
(Foot χ Pounds per Inch) 130,48 cm -0,4536 kg/2,54 cm)
Biegefestigkeit (kg/cm2)
Biegemodul (kg/cm2)
Zugfestigkeit (kg/cm2)
Gewichtsprozent 3
ι | 2 |
100 | 120 |
81 | 97 |
1,8
1,4
7,8 8,2 7,5
1265,4 1342,7 1145,9
0,0865 0,0893 0,0633
803,5 865,3 703,0
Während die vorliegende Erfindung durch verschiedene Ausführungsformen erläutert worden ist, ist es offensichtlich, daß
der Fachmann eine Vielzahl von Änderungen und Modifizierungen vornehmen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen."
0300 31/05 36
Claims (1)
- PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER- . -- - OIPL-IN&H. KINKELDEY n * *"* W. STOCKMAIROR-INQ. · AmE (CALTECHIK. SCHUMANNDft BSI NAT- DIPL-PHYSP. H. JAKOBDU1L-INaG. BEZOLDDaRSlNAT-DPL-CHEM.8 MÜNCHEN 22MAXlMlLfANSTRASSE 43P 14 1252. Aug. 1979GAP CORPORATIONWest 5ist Street, New York, New York 10020, USAPolybutylenterephthalat-FormzusammensetzungenP a t en t a ns ρ r ü c h ePolyester-Formzusanunensetzung, enthaltend wenigstens
Gew.-Prozent Polybutylenterephthalat mit einer Grenzviskosität zwischen etwa 0,5 und etwa 2,0 dl/g und(a) etwa 3 bis etwa 50 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, thermisch stabile verstärkende Fasern mit einem Durchmesser zwischen etwa 5 und etwa 20 Mikron und einem
Schlankheitsverhältnxs von wenigstens etwa 5;(b) etwa 1 bis etwa 40 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, Phlogopit-Glimmer-Plättchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zwischen etwa 0,044 und 0,44 mm, wobei mindestens etwa 90 % der Glimmerplättchen einen Teilchendurchmesser von etwa 0,074 und 0,44 mm
aufweisen; und03003170536TELEFON(OSB)SSSSeS TELEX 08-20 380 TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIEReR(c) etwa 5 bis etwa 30 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, eines mehrphasigen Mehrfachpolymers, bestehend aus (1) etwa 25 bis etwa 95 Gew.-Prozent einer ersten elastomeren Phase, erhalten durch Polymerisation eines Monomersystems aus etwa 75 bis 99,8 Gew.-Prozent C. - Cg-Alkylacrylat, 0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Vernetzungsmonomers und 0,1 bis 5 Gew.-Prozent eines Pfropf monomer s, wobei das Vernetzungsmonomer ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomeres ist mit einer Vielzahl von ädditionspolymerisationsfähigen reaktiven Gruppen, welche mit praktisch derselben Reaktionsgeschwindigkeit polymerisieren, und wobei das Pfropfmonomer ein polyäthylenisch ungesättigtes Monomeres ist, mit einer Vielzahl von additionspolymerisationsfähigen reaktiven Gruppen, wobei wenigstens eine dieser Gruppen eine im wesentlichen unterschiedliche Polymerisationsgeschwindigkeit aufweist, als wenigstens eine der übrigen reaktiven Gruppen; und(2) etwa 75 bis 5 Gew.-Prozent einer letzten, starren thermoplastischen Phase, die in Gegen'-wart der elastomeren Phase polymerisiert wird.Formzusammensetzüng nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß sie zusätzlich etwa bis etwa 40 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammetzung, Polyäthylenterephthalat enthält.Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formzusammensetzung, eines kernbildenden Mittels enthält.030 03 1/05 3 64. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ^Is verstärkende
Faser Glasfasern verwendet werden.5. Formzusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern einen Durchmesser von etwa 10
bis etwa 15 Mikron und ein Schlankheitsverhältnis von
wenigstens 20 aufweisen.6. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte starre
thermoplastische Phase des mehrphasigen Polymers Epoxygruppen aufweist.7. Formzusämmensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxygrüppen von verwendetem Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat herrühren.8. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Pfropfmonomer
Allylmethacrylat oder Diallylmaleat verwendet wird.9. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Vernetzungsmonomer Butylendiacrylat verwendet wird.10. Formzusammensetzüng nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte starre
thermoplastische Phase des mehrphasigen Polymers durch
Polymerisation eines Monomersystems aus etwa 50 bis
100 Gew.-Prozent eines C. - C.-Alkylmethacrylats erhalten wird.11. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomersystern für die letzte Phase frei von Säure-, Hydroxyl-, Amino- und Amidgruppen ist, und daß die Glasübergangstemperatur der letzten thermoplastischen Phase wenigstens etwa20°C beträgt. 0300 31/0 63 6- 4 - 293H3012. Formzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als verstärkende Fasern Glasfasern verwendet werden, die erste Phase des mehrphasigen Polymers etwa 60 bis etwa 95 Gew.-Prozent des mehrphasigem Polymer beträgt, diese erste Phase durch Polymerisation eines Monomersystems aus etwa 95 bis etwa 99,8 Gew.-Prozent Butylacrylat, etwa 0,1 bis etwa 2,5 Gew.-Prozent Butylendiacylat als Vernetzungsmittel und etwa 0,1 bis etwa 2,5 Gew.-Prozent Allylmethacrylat oder Diallylmaleat als Pfropfpolymer, erhalten wird, und daß die letzte Phase des mehrphasigen PoIy- - mers durch Polymerisation von etwa 60 bis etwa 100 Gew.-Prozent Methylmethacrylat erhalten wird.13. Spritzgußgegenstand, hergestellt durch Spritzgießen einer Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.030031/053
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