DE2938539C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Polyolefins mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff zum Spritzgießen von Gegenständen mit geringer Wandstärke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Verbesserung beispielsweise der Festigkeit bzw. Steifheit, der thermischen Stabilität, Maßhaltigkeit und Verschlechterung der Brennbarkeit von Polyolefinen durch Einarbeiten von anorganischen Füllstoffen wurde weitgehend erforscht und auf verschiedenen Gebieten bereits praktisch angewendet. Beim Formen bzw. Gießen von Polyolefinen mit einem Gehalt an anorganischen Füllstoffen wurden verschiedene Methoden untersucht, wie z. B. Strangpressen bzw. Extrusionsformen und Spritzgießen. Beim Strangpressen erhöht die Zugabe eines anorganischen Füllstoffs die Schmelzviskosität des Polyolefins, und die Formbarkeit des füllstoffhaltigen Polyolefins ist besser als die des Polyolefins allein. Dadurch erzielte das Strangpressen von Polyolefinen mit eingearbeitetem anorganischem Füllstoff große Fortschritte beispielsweise auf dem Gebiet der Flachmaterialien.

Auch Spritzgießverfahren mit gefüllten Kunststoffen sind seit langem Stand der Technik. Allgemeine Eigenschaften von Füllstoffen und gefüllten Zusatzstoffen sind in "Plastverarbeiter", 1977 (7), Seiten 357 bis 358, angegeben. In "Modern Plastics International", November 1974, Seite 21 ff., sind allgemeine Vorrichtungen zur Durchführung von Formungsverfahren beschrieben. Ein Verfahren zum Herstellen von mit Glimmerteilchen gefülltem Kunststoff findet sich in der DE-OS 22 04 673. Jedoch ist bei den Spritzgießverfahren die Erhöhung der Schmelzeviskosität, die man durch Zugabe von anorganischen Füllstoffen erzielt, ungünstig, und die Folge sind häufigere Spritzfehler (d. h. unvollständige Einspritzungen), als beim Formen des Polyolefins allein. Versuche zur Vermeidung von Spritzfehlern durch Erhöhung der Formungstemperatur und des Einspritzdrucks ergeben eine Neigung zum Überlaufen der Form (out mold flashing). Demgemäß ist der Bereich der Formungsbedingungen, die gute Produkte liefern, extrem begrenzt, und für bestimmte gewünschte Gestaltungen kann man keine Produkte mit guter Qualität erzielen. So sind laut "Plastverarbeiter", 1977 (4), Seite 199 ff., Gegenstände unter 2 mm Randdicke spröde (siehe Seite 200, Spalte 2, letzter Absatz) und laut "Plastverarbeiter", 1978 (7), Seiten 351 bis 360, lassen sich nur unter bestimmten Voraussetzungen Teile bis hinunter zu 0,6 mm Wandstärke realisieren, welche üblichen Belastungstests standhalten. Demgemäß wurden auf dem Gebiet des Spritzgusses Polyolefine mit eingearbeitetem anorganischem Füllstoff als nicht geeignet für die Herstellung von Gegenständen mit komplizierten Gestaltungen oder von Gegenständen mit einer geringen Wandstärke angesehen. Die Anwendung von Polyolefinen mit eingearbeitetem Füllstoff war daher trotz ihrer besseren Steifheit, thermischen Stabilität und Maßhaltigkeit im Vergleich zu reinen Polyolefinen stark begrenzt.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Spritzverfahren für ein Polyolefin mit einem Gehalt an einem anorgansischen Füllstoff vorzusehen, das innerhalb eines kürzeren Zeitraums die zuverlässige Formung von Formlingen ermöglicht, die auch Wandstärken von bis hinunter zu 0,2 mm aufweisen können und deren Dimensionsstabilität erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Formlinge, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellen lassen, lassen sich z. B. als hochwertige Lebensmittelbehälter, hochwertige Haushaltswaren und als Präzisionsteile verwenden, welche sich bei herkömmlichen Herstellungsverfahren als nicht annehmbar erweisen würden.

Geeignete Polyolefine gemäß der Erfindung sind beispielsweise Homopolymere von alpha-Olefinen, wie z. B. Polyäthylen mit hoher Dichte, Polyäthylen mit niederer Dichte, Polypropylen und Poly-4-methylpenten-1, Mischpolymere von alpha-Olefinen miteinander, wie z. B. ein ungeordnetes Äthylen/Propylen-Mischpolymeres oder ein Äthylen/Propylen-Blockmischpolymeres, ein ungeordnetes Äthylen/Buten-1-Mischpolymeres oder ein Äthylen/Buten- 1-Blockmischpolymeres, ein ungeordnetes Propylen/Äthylen-Mischpolymeres oder ein Propylen/Äthylen-Blockmischpolymeres oder ein ungeordnetes Propylen/Buten-1-Mischpolymeres oder ein Propylen/Buten-1-Blockmischpolymeres; Mischpolymere von alpha-Olefinen mit Vinylmonomeren, wie z. B. Äthylen/Vinylacetat- Mischpolymeres, ein Äthylen/Acrylsäure-Mischpolymeres oder ein mit Maleinsäure gepfropftes Polypropylen; und Mischungen dieser Polymeren untereinander. Hinsichtlich der Steifheit und Schlagfestigkeit einer Zusammensetzung des Polyolefins bevorzugt man das Propylen/Äthylen-Blockmischpolymere mit einem Äthylengehalt von 2 bis 15 Gew.-%, das in der GB-PS 13 62 912 beschrieben ist.

Die Schmelzfließrate bzw. der Schmelzindex gemäß ASTM-Test D1238 des Polyolefins ist vom Standpunkt der Fließfähigkeit der Zusammensetzung möglichst hoch. Sie beträgt mindestens 4 g/10 min, vorzugsweise mindestens 10 g/10 min.

Eine Schmelzfließrate von weniger als 4 g/10 min ergibt eine schlechte Formbarkeit. Vom Standpunkt der Formbarkeit ist eine höhere Schmelzfließrate wünschenswert, aber an einem gewissen Punkt verschlechtert sich die mechanische Festigkeit des Formlings.

Daher verwendet man im allgemeinen ein Polyolefin mit einer Schmelzfließrate von etwa 4 bis 30 g/10 min, vorzugsweise etwa 10 bis 30 g/10 min. Die Obergrenze von 30 g/ 10 min ist jedoch nicht kritisch, weil man ein Polyolefin mit einer Schmelzfließrate von mehr als 30 g/10 min in manchen Fällen verwenden kann.

Ein anderes Harz, z. B. ein Polyamid, Polycarbonat, Polystyrol oder ein ABS-Harz kann man zu der Polyolefinzusammensetzung in einer Menge, die nicht die Eigenschaften des Polyolefins beeintächtigt, üblicherweise in einer Menge von nicht mehr als etwa 20 Gew.-% zugeben.

Beispiele für die anorganischen Füllstoffe sind verschiedene Carbonate, Sulfate, Silikate, Oxide und Hydroxide in feiner Pulverform. Insbesondere sind es Calciumcarbonat (verschiedene Formen, z. B. grobes bzw. schweres, ausgefälltes und kolloidales Carbonat), Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Calciumsilikat, Wollastonit, Talk, Ton, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Eisenoxid, Glimmer, Glasfasern, Glasperlen, hohles Siliciumdioxid, hohle Glaskugeln, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und basisches Magnesiumcarbonat. Man kann sie entweder allein oder in Kombination miteinander verwenden. Talk in Plättchenform ist besonders bevorzugt.

Vorzugsweise hat der anorganische teilchenförmige Füllstoff einen durchschnittlichen Teilchendurchmeser von 0,01 bis 200 µm, insbesondere 0,1 bis 20 µm. Bei einem faserförmigen anorganischen Füllstoff beträgt der Faserdurchmesser vorzugsweise 0,5 bis 30 µm, insbesondere 1 bis 15 µm. Die Menge des anorganischen Füllstoffs beträgt vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffs weniger als 5 Gew.-% beträgt, ist die Verbesserung beispielsweise der Formbarkeit oder der Steifheit aufgrund der Zugabe des anorganischen Füllstoffs gering. Wenn die Menge des anorganischen Füllstoffs 70 Gew.-% überschreitet, wird das Spritzgießen der Zusammensetzung schwierig. Zum Zwecke des Formens und für die vollständige Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile beträgt die Menge des anorganischen Füllstoffs vorzugsweise 15 bis 60 Gew.-%.

Gegebenenfalls kann man verschiedene Zusatzstoffe in die Zusammensetzung aus dem Polyolefin und dem anorganischen Füllstoff einarbeiten. Beispiele für derartige Füllstoffe sind phenolische Antioxidantien, wie z. B. 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, 1,1,3-Tri-(2-methyl-4-hydroxy-5-butylphenyl)-butan, Tetrakis-/methylen-(3,5-dibutyl-4-hydroxyhydrozinnamat)/- methan und n-Octadecyl-β-(4′-hydroxy-3′,5′-dibutylphenyl)- propionat; Antioxidantien vom Schwefeltyp, wie z. B. Dilaurylthiodipropionat, Distearylthiodipropionat, Laurylstearylthiodipropionat und Tetrakis-(methyl-3-dodecylthiopropionat); Antioxidantien vom Phosphortyp, wie z. B. Di-(dinonylphenyl)- mono-(p-nonylphenyl)-phosphit; höhere Fettsäuren, wie z. B. Stearinsäure und Oleinsäure; Metallsalze von höheren Fettsäuren, wie z. B. Calciumstearat, Magnesiumstearat, Aluminiumstearat, Zinkstearat, Calciumoleat, Magnesiumoleat und Aluminiumoleat; Amide von höheren Fettsäuren, wie z. B. Stearinsäureamid; Ester von höheren Fettsäuren, wie z. B. Äthylstearat; färbende Mittel, wie z. B. Ruß, Anilinschwarz und Titanoxid; UV-Absorbentien, wie z. B. 2-(2′-Hydroxy-3′,5′-di-t-butylphenyl)-5-chlorbenztriazol und 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon; antistatische Mittel, wie z. B. Monoglycerylstearat und N,N-Bis-(2-hydroxyäthyl)- alkylamin; Kautschuke, wie z. B. Äthylen/Propylen- Kautschuk, Äthylen/Propylen/Dien-Kautschuk, Butadienkautschuk und Styrol/Butadien/Styrol-Blockmischpolymeres; Dispergiermittel; Kupfer-(Metall)-Inaktivierungsmittel; Neutralisierungsmittel; Antischaummittel; und Feuerhemmstoffe. Diese Zusatzstoffe kann man allein oder als Mischung verwenden.

Zur Erhöhung der Dispergierbarkeit des anorganischen Füllstoffs ist es zweckmäßig, den Füllstoff auf verschiedene Weise in seiner Oberfläche zu modifizieren oder ein Modifizierungsmittel beim Kneten des Füllstoffes mit dem Polyolefin einzuschließen. Die Oberflächenmodifizierung kann man durchführen, indem man eine allgemeine Modifizierungsmethode unter Verwendung von verschiedenen Modifizierungsmitteln durchführt, wie z. B. höheren Fettsäuren oder ihren Derivaten, Silankopplungsmitteln, Titanatkopplungsmitteln, Maleinsäureanhydrid und modifiziertem Polypropylen. Selbstverständlich kann man diese Modifizierungsmittel auch beim Kneten der Polyolefinzusammensetzung einschließen.

Das Kneten der Zusammensetzung führt man durch, indem man eine übliche Knetmaschine verwendet, wie z. B. einen Einschneckenextruder, einen Doppelschneckenextruder, einen Banbury-Mischer, eine Walze oder einen Brabender-Plastograph. Üblicherweise knetet man die Zusammensetzung in einem Extruder, pelletisiert sie und führt sie danach in eine Spritzgießvorrichtung. In einem speziellen Fall ist es jedoch möglich, die Zusammensetzung aus dem Polyolefin und dem anorganischen Füllstoff direkt in eine Spritzgießvorrichtung einzuführen und zu formen, während man sie in der Vorrichtung knetet. Eine geeignete Schmelzfließrate für die pelletisierte Zusammensetzung beträgt mindestens 3 g/10 min, vorzugsweise mindestens 10 g/10 min.

Den Spritzguß der gekneteten Zusammensetzung führt man unter derartigen Bedingungen durch, daß die Fließgeschwindigkeit der Zusammensetzung im Angußteil der Form mindestens 10 m/s, vorzugsweise mindestens 400 m/s, beträgt.

Gemäß der Erfindung ist die Fließgeschwindigkeit der Harzzusammensetzung viel höher als beim Stand der Technik. Die Gestaltung des Angußteils ist beliebig, und man kann gegebenenfalls beispielsweise einen Nadelpunktanguß, einen Seitenanguß oder einen Filmanguß verwenden. Die Abmessungen der Angußstelle sollten groß genug sein, um ein Einschießen mit hoher Geschwindigkeit zu erleichtern. Es ist jedoch für die Funktion der Angußstelle wünschenswert, daß die Abmessung im Bereich von 0,4 bis 3,0 mm Durchmesser bei einem Nadelpunktanguß liegt. Wenn man ein Polyolefin allein formt, kann man den Durchmesser des Nadelpunktangusses nicht auf mehr als 1,0 mm Durchmesser erhöhen, weil sonst das Phänomen des Fadenziehens eintritt. Daher macht die Anwendung eines Angusses von bis zu 3,0 mm Durchmesser die Formbarkeit der Harzzusammensetzung vorteilhaft. Die Anzahl der geformten Gegenstände, die man bei jedem Formtakt erzeugt, kann durch Verwendung einer entsprechenden Form bestimmt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn man es zur Herstellung eines geformten Gegenstandes anwendet, dessen Hauptteil eine Dicke von nicht mehr als 1 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1 mm, aufweist. Der Ausdruck "Hauptteil" bezeichnet den Teil des geformten Gegenstandes, der nicht zu den speziellen Teilen, wie z. B. Verstärkungsteilen, gehört (z. B. Rippen oder Gitter), und der in den meisten Fällen die Wand des Gegenstandes bildet.

Wenn die Fließgeschwindigkeit der Harzzusammensetzung am Angußteil weniger als 100 m/s wie beim Stand der Technik beträgt, neigt die erhöhte Schmelzeviskosität der Zusammensetzung aufgrund des Einschlusses des anorganischen Füllstoffs dazu, einen Spritzfehler bzw. eine ungenügende Füllung zu ergeben. Demgemäß ist die Formbarkeit der Zusammensetzung schlecht, und man kann keine Produkte guter Qualität erzielen. In einigen Fällen ist es sogar unmöglich, die Zusammensetzung in eine Form zu gießen. Wenn man andererseits die Zusammensetzung in einer derart hohen Geschwindigkeit einspritzt, daß die Fließgeschwindigkeit der gekneteten Zusammensetzung im Angußteil der Form mindestens 100 m/s, vorzugsweise mindestens 400 m/s beträgt, kann man Gegenstände guter Qualität erzielen. Im allgemeinen schießt man bei der Herstellung von Gegenständen mit einer Dicke von nicht mehr als 1 mm die Gießharzmasse mit einer Einspritzrate von mindestens 100 ml/s vorzugsweise mit mindestens 500 ml/s ein. Die Fließgeschwindigkeit und die Einspritzrate der Masse im Angußteil der Form stellt man auf die gewünschten Werte unmittelbar nach Beginn des Einspritzens ein und hält sie danach bei diesen eingestellten Werten bis zum Ende des Einspritzens. Diese Bedingungen sind bezüglich der Maßhaltigkeit der Gegenstände, der Trennbarkeit des Gegenstandes von der Form und des Verkürzens der zum Formen benötigten Zeit wünschenswert.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Harzmasse mit einer hohen Geschwindigkeit einspritzt. Demgemäß muß die Formvorrichtung eine Einrichtung aufweisen, die ein Einspritzen mit hoher Geschwindigkeit erlaubt. Im allgemeinen beträgt der Einspritzdruck mindestens 785 bar. Um die Zeit zu verkürzen, die man zum Formen braucht, und die Maßhaltigkeit des geformten Gegenstandes zu verbessern, bevorzugt man einen Einspritzdruck von mindestens 1275 bar.

Eine Spritzgießvorrichtung, die mit einem hohen Einspritzdruck arbeiten kann, ist nicht verwendbar, wenn sie nicht eine Einrichtung aufweist, die ein Einspritzen mit hohen Geschwindigkeiten ermöglicht. Im allgemeinen verwendet man als Hochgeschwindigkeits- Spritzgießvorrichtung eine Spritzgießvorrichtung mit einem Ölsammler, der mit einer Hochdruckgasversorgung verbunden ist, wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Vergleichsbeispiele sind gegeben, um die Anwendungsbreite des Verfahrens zu zeigen. Einige Beispiele zeigen ferner, daß die zum Formen benötigte Zeit sehr stark verkürzt wird. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile Gewichtsteile und beziehen sich auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmasse aus dem Polyolefin und dem anorganischen Füllmittel.

Die Fig. 1, 2, 3 und 4 zeigen charakteristische Diagramme des Bereichs der geeigneten Formungsbedingungen von Beispiel 1 zum Formen eines Polyolefins mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Behälters, den man erhalten hat; und

Fig. 6 eine Ansicht einer Spritzgießvorrichtung, mit der man das Verfahren durchführen kann.

Beispiel 1

60 Gew.-% eines Polypropylens mit einer Schmelzfließrate von 15 g/10 min, 40 Gew.-% Talk mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 µm, 0,1 Teil Tetrakis-/methylen- (3,5-t-butyl-4-hydroxyhydrozinnamat)/-methan (Stabilisierungsmittel A), und 0,1 Teil Distearylthiodipropionat (Stabilisierungsmittel B) knetete man mit einem Doppelschneckenextruder. Die erhaltene Zusammensetzung mit einer Schmelzfließrate von 20 g/10 min formte man durch Spritzguß bei verschiedenen Formungstemperaturen und Einspritzdrücken und bildete flache Platten mit einer Dicke von 0,4 mm bzw. 0,8 mm, einer Länge von 100 mm und einer Breite von 80 mm, indem man die Zusammensetzung in eine Form mit einer derartigen Geschwindigkeit einspritzte, daß ihre Fließgeschwindigkeit am Angußteil der Form 130 m/s bzw. 500 m/s betrug.

Zum Vergleich verarbeitete man eine Harzzusammensetzung, die aus dem gleichen Polypropylen wie oben und den Stabilisierungsmitteln A und B zusammengesetzt war, aber keinerlei anorganischen Füllstoff enthielt. Der Anguß, den man bei jedem Versuch verwendete, war ein Seitenanguß mit einer Querschnittsfläche von 0,01 cm².

Die Testresultate sind in den Fig. 1 bis 4 gezeigt. Die Flächen, die durch die Linien eingegrenzt sind, stellen die anwendbaren Formungsbedingungen dar. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Ergebnisse von Beispiel 1, und die Fig. 3 und 4 zeigen die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele. Es ergibt sich deutlich aus diesen Diagrammen, daß der Ausführbarkeitsbereich bei der Formmethode gemäß Beispiel 1 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel sehr breit ist. Insbesondere ist der Ausführbarkeitsbereich der Formungsbedingungen bemerkenswert breit, wenn die Fließgeschwindigkeit im Angußteil mindestens 400 m/s beträgt. Als zum Vergleich die Fließgeschwindigkeit im Angußteil 90 m/s betrug, trat ungenügende Füllung sowohl bei dem talkhaltigen Polypropylen als auch bei dem Polypropylen allein auf, und es gab keinen Ausführbarkeitsbereich.

Beispiel 2

Eink Propylen/Äthylen-Blockmischpolymeres mit einer Schmelzfließrate von 20 g/10 min und einem Äthylengehalt von 6% und Talk mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 µm mischte man in verschiedenen Anteilen, und man gab 0,1 Teil Stabilisierungsmittel A und 0,1 Teil Stabilisierungsmittel B zu 100 Teilen der erhaltenen Zusammensetzung. Die Mischung knetete man in einem Doppelschneckenextruder, formte die geknetete Zusammensetzung durch Spritzguß bei einer Formungstemperatur von 230°C und einem Einspritzdruck von 1370 bar, indem man die geknetete Zusammensetzung mit einer Fließgeschwindigkeit von 650 m/s im Angußteil mit einer Einspritzrate von 580 ml/s einschoß, und man erzielte einen zylinderförmigen Behälter mit einer Dicke von 0,6 mm, einem Bodendurchmesser von 70 mm und einer Höhe von 55 mm. Der verwendete Anguß war ein Nadelpunktanguß mit einer Querschnittsfläche von 0,009 cm².

Tabelle 1 zeigt die Zeiträume, die man zum Formen bei diesem Beispiel benötigte. Die Daten der Vergleichsversuche, bei denen die Menge an Talk weniger als 5 Gew.-% betrug, sind auch gezeigt.

Tabelle 1

Die Daten von Tabelle 1 zeigen, daß bei der Zusammensetzung mit einem Gehalt von mehr als 5 Gew.-% Talk die zum Formen benötigte Zeit kürzer war als bei den Zusammensetzungen mit einem Gehalt von weniger als 5 Gew.-% Talk. Insbesondere war bei den Zusammensetzungen mit mehr als 15 Gew.-% Talk die Formungszeit extrem kurz.

Beispiel 3

Polyäthylen mit hoher Dichte und einer Schmelzfließrate von 12 g/10 min knetete man mit jedem der verschiedenen Füllstoffe von Tabelle 2 in einem Einschneckenextruder. Die geknetete Zusammensetzung formte man durch Spritzguß bei einer Formungstemperatur von 250°C und einem Einspritzdruck von 1470 bar, indem man die Zusammensetzung mit einer Fließgeschwindigkeit von 600 m/s im Angußteil und mit einer Einspritzrate von 540 ml/s in eine Form einschoß. Man erhielt einen zylinderförmigen Behälter mit den gleichen Maßen und der gleichen Gestaltung wie in Beispiel 2. Der verwendete Anguß war der gleiche wie der von Beispiel 2.

Tabelle 2 zeigt die Zeiträume, die man zum Formen in diesem Beispiel benötigte, zusammen mit Vergleichsdaten. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß bei den Zusammensetzungen des Beispiels die Formzeit kürzer als bei den Vergleichszusammensetzungen war.

Tabelle 2

Beispiel 4

60 Gew.-% eines Propylen/Äthylen-Blockmischpolymeren mit einer Schmelzfließrate von 15 g/10 min und einem Äthylengehalt von 7%, 38 Gew.-% Talk mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 µm, 2 Gew.-% Titanoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,4 µm, 1 Teil Stabilisierungsmittel A und 1 Teil Stabilisierungsmittel B knetete man in einem Doppelschneckenextruder. Die erhaltene Zusammensetzung mit einer Schmelzfließrate von 18 g/ 10 min formte man durch Spritzguß mit einem Einspritzdruck von 1570 bar bei einer Formungstemperatur von 240°C mit einer Hochgeschwindigkeits-Spritzgießvorrichtung (T-388 PH von Husky Company). Die Fließgeschwindigkeit der gekneteten Zusammensetzung am Angußteil der Form stellte man auf 750 m/s unmittelbar nach dem Beginn des Einspritzens ein und hielt sie bei diesem Wert bis zum Ende des Einspritzens. So erhielt man einen Behälter mit einer Dicke von 0,5 mm, einer Breite von 100 mm, einer Länge von 140 mm und einer Höhe von 50 mm, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Der verwendete Anguß war ein Nadelpunktanguß mit einer Querschnittsfläche von 0,008 cm².

Zum Vergleich knetete man 98 Gew.-% eines Propylen/Äthylen- Blockmischpolymeren, 2 Gew.-% Titanoxid, 0,1 Teil Stabilisierungsmittel A und 0,1 Teil Stabilisierungsmittel B in einem Doppelschneckenextruder. Man stellte den gleichen Behälter wie oben durch Spritzguß aus der erhaltenen Zusammensetzung mit einer Schmelzfließrate von 35 g/10 min her, wobei man die gleiche Formvorrichtung wie oben unter den gleichen Formungsbedingungen wie oben verwendete.

Tabelle 3 faßt die Zeiten zusammen, die man zum Formen gemäß diesem Beispiel benötigte, zusammen mit den Vergleichsdaten. Das Aumaß des Verziehens bzw. Werfens jedes geformten Gegenstandes ist auch gezeigt. Das Ausmaß des Verziehens der Behälter in Tabelle 3 hat die folgenden Bedeutungen: A und B sind die Ausmaße des Verziehens in den Mittelteilen der Seitenwände des Behälters in Längsrichtung, und C und D sind die Ausmaße des Verziehens in den Mittelteilen der Seitenwände in Querrichtung, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Tabelle 3

Aus den Beispielen ergibt sich, daß der Grund für den breiten Ausführbarkeitsbereich der Formungsbedingungen der ist, daß die ungenügenden Füllungen oder Preßrate geringer sind als beim Formen eines Polyolefins allein. Daß man ferner den Spritzguß innerhalb eines kürzeren Zeitraums durchführen kann beruht vermutlich in erster Linie darauf, daß die Steifheit und thermische Leitfähigkeit des geformten Gegenstandes durch das Einschließen eines anorganischen Füllmittels erhöht werden, und daß sich daher das geformte Produkt rasch abkühlt und seine Steifheit derart zunimmt, daß seine Trennbarkeit von der Form bemerkenswert verbessert ist.

Gemäß Fig. 6 ist am Ende eines Extruderzylinders 1 ein Einspritzzylinder 2 mit einem Einspritzkolben 3 vorgesehen, der mit einem hydraulischen Zylinder 6 verbunden ist, den man mit einem Druckspeicher 5 bedienen kann, wobei man ein Hochdruckgas 4 in diesen unter Druck einführt. Die Form ist mit einem Formspannsystem 10 vom Kipphebel bzw. Knebeltyp versehen, das man mit einem Motor betätigt (nicht gezeigt). Beim Betrieb führt man eine Polyolefinzusammensetzung 7 mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff, die man im Extruderzylinder 1 geschmolzen und geknetet hat, in den Einspritzzylinder 2 ein und speichert sie darin. Nach Verlauf einer bestimmten Zeitspanne öffnet man das Ventil 8 durch Weisungen vom Regelabschnitt (nicht gezeigt), betätigt den hydraulischen Zylinder 6 durch das Öl im Druckspeicher 5, wodurch sich der Injektionskolben 3 mit hoher Geschwindigkeit vorwärtsbewegt und damit die Harzmasse 7 vom Einspritzzylinder 2 in die Form 9 einschießt. Der Einspritzzylinder 2 ist mit einem Ventil, z. B. einem Kugelventil, an dem Punkt versehen, an dem die geknetete Zusammensetzung 7 in den Zylinder eingeführt wird, wobei sich das Ventil unter dem Einspritzdruck schließt und verhindert, daß die geknetete Zusammensetzung zurück in den Extruder 1 gepreßt wird. Die Temperatur der Form beträgt im allgemeinen etwa 5 bis 60°C.

Die Spritzgießtemperatur stellt man zweckmäßig im Bereich von 180 bis 300°C unter den genannten verschiedenen Bedingungen ein. Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß man eine Harzmasse mit einer Schmelzeviskosität, die durch den Einschluß eines anorganischen Füllstoffs erhöht ist, bei einer Temperatur von 250°C oder weniger formen kann. Das ist ferner zur Verkürzung der Formzeit sehr vorteilhaft. Ein damit verbundenes charakteristisches Merkmal besteht darin, daß die Spritzgießbedingungen, die man beim Formen einer Polyolefinharzmasse mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff anwendet, im allgemeinen einen weiteren Bereich als jene aufweisen, die man anwenden kann, wenn man ein Polyolefinharz allein formt. Daher ist es nicht nur möglich, die Formungszeit zu verkürzen, sondern auch geformte Gegenstände aus Polyolefinharzen mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff zu erzeugen, die für einen weiten Anwendungsbereich geeignet sind.

Die Dicke des geformten Gegenstandes liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1 mm im Hauptteil des geformten Gegenstandes. Ein geformter Gegenstand mit einer Dicke von weniger als 0,2 mm ist schwierig herzustellen, wenn er nicht eine spezielle oder einfache Gestaltung aufweist, weil es schwierig ist, das Harz in die Form einzuführen. Wenn andererseits die Dicke mehr als 1 mm beträgt, ist die verbesserte Formbarkeit gemäß der Erfindung nicht wesentlich. Den technischen Wert dieser geformten Produkte kann man ferner erhöhen, indem man ihre Oberflächen mit einem antistatischen Mittel bedruckt oder überzieht.

Wie bereits beschrieben, kann man gemäß dem Formverfahren den Ausführbarkeitsbereich der Formungsbedingungen im Vergleich zur Formung eines Polyolefins allein erweitern und man kann das Polyolefin mit einem eingearbeiteten Füllstoff durch Spritzguß in einem kürzeren Zeitraum formen als ein Polyolefin allein. Ferner weist ein geformter Gegenstand mit einer Dicke von nicht mehr als 1 mm eine bemerkenswert verbesserte Maßhaltigkeit durch das Einarbeiten eines anorganischen Füllstoffs auf. Demgemäß hat das geformte Produkt einen hohen technischen Wert mit einem verminderten Werfen und verminderten Einsackstellen und vermindertem Verziehen im Vergleich zu geformten Produkten aus einem Polyolefin allein.

Diese Wirkungen fördern die Verwendbarkeit der erhaltenen geformten Gegenstände, und die Ergebnisse sind ausgezeichnet. Weil man geformte Gegenstände mit geringem Gewicht, hoher Steifheit und guter Maßhaltigkeit wirtschaftlich durch Hochgeschwindigkeitsformung erhalten kann, sind sie zur Anwendung auf den Gebieten beispielsweise der hochwertigen Lebensmittelbehälter, hochwertigen Haushaltswaren und Präzisionsteile geeignet.

Claims (7)

1. Verfahren zum Formen eines Polyolefins mit einem Gehalt an einem anorganischen Füllstoff zum Spritzgießen von Gegenständen mit geringer Wandstärke, dadurch gekennzeichnet, daß man eine an sich bekannte Zusammensetzung mit einem Gehalt von 30 bis 95 Gew.-% eines Polyolefins und 5 bis 70 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes knetet, wobei die geknetete Zusammensetzung einen Schmelzindex von mindestens 4 g/10 min besitzt (nach ASTM D 1238), und die geknetete Zusammensetzung in einen Formhohlraum, dessen Hauptteil eine Dicke von 0,2 bis 1,0 mm aufweist, mit einer Fließgeschwindigkeit im Angußteil der Form von mindestens 100 m/s und einem Volumendurchsatz von mindestens 100 ml/s bei einem Einspritzdruck von mindestens 785 bar eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Fließgeschwindigkeit der gekneteten Zusammensetzung beim Eingußteil von mindestens etwa 400 m/s anwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die geknetete Zusammensetzung mit einer Fließrate von etwa 500 ml/s einspritzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Einspritzdruck von mindestens 1275 bar anwendet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Harzzusammensetzung verwendet, die nicht mehr als etwa 20 Gew.-% eines anderen Harzes enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Kneten die Zusammensetzung pelletisiert.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Füllstoff in einer Menge von etwa 15 bis 60 Gew.-% verwendet.