DE3636146C2 - Verfahren zur Stabilisierung chlorhaltiger Harze - Google Patents
Verfahren zur Stabilisierung chlorhaltiger HarzeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung chlorhaltige Harze
mittels Aminocrotonsäureestern.
Ein typisches Beispiel von chlorhaltigen Harzen oder Kunststoffen
ist das Polyvinylchlorid (PVC), welches für Kunststofformteile der
verschiedensten Art in großem Umfang verwendet wird, da es sich
durch niedrige Kosten, hohe Festigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit
auszeichnet und gut weiterverarbeitet z. B. geschweißt
werden kann. PVC spaltet jedoch aufgrund seiner Struktur bei den
während der Formgebung auftretenden Temperaturen Chlorwasserstoffsäure
mit den Elementen H und Cl ab, wobei sich im PVC-Harz Polyen
bildet. Wenn sich dabei Polyethylen mit mehr als sieben Atomen
entwickelt, entstehen Chromophore und das PVC wird durch diese
hellgelb. Wenn die Länge der Polyenkette der Chromphore weiter
zunimmt, wird das PVC allmählich gelblich braun und nimmt schließlich
über braun eine schwarze Farbe an. Diese Verfärbung des PVC
läßt sich durch Stabilisieren verhindern, was bedeutet, daß das
Entstehen von Polyen durch Unterbinden des Freiwerdens von Chlorwasserstoffsäure
aus dem PVC unterdrückt wird. Es ist daher allgemein
üblich, PVC-Kunststoffmaterial von vornherein einen PVC-Stabilisator
zuzusetzen. Üblicherweise werden als Stabilisatoren für den
angegebenen Zweck Metallverbindungen, insbesondere Verbindungen des
Bleis oder Zinns verwendet, und zwar nicht nur für PVC, sondern auch
für andere chlorhaltige Harze, Kunststoffe oder Polymere.
Es ist ferner allgemein üblich, chlorhaltigen Kunststoffen ein
Schmiermittel, wie eine höhere Fettsäure, z. B. Stearinsäure,
zuzusetzen, um die Formgebung sowie das Ausformen zur erleichtern
und um das Aussehen (insbesondere den Glanz, Lüster und dergl.) der
fertigen Formteile zu verbessern.
In jüngerer Zeit hat auch die Entwicklung von elektronischen Teilen,
die als wesentlichen Bestandteil Halbleiter enthalten, große Fortschritte
gemacht und Kunstharzformteile werden sowohl in den Anlagen
zur Herstellung solcher elektronischer Teile als auch für Verpackungen
und Gehäuse dieser Teile, für die Gehäuse von Maschinen
und Geräten, in denen solche Elektronikteile verwendet werden und in
anderen zugehörigen Maschinen und Geräten verwendet. Die Herstellung
solcher Einrichtungen erfordert die verschiedensten Verfahrensschritte
und auch Verpackungen sowie Maschinen- und Gerätegehäuse
müssen manipuliert, gewaschen und anderweitig behandelt werden. Aus
einem PVC-Formteil, welches eine Metallverbindung, z. B, des Bleis
oder Zinns, als Stabilisator enthält, können sich jedoch bei der
Bearbeitung und Behandlung Metallionen lösen, welche einen schädlichen
Einfluß auf Elektronikteile und ähnliche empfindliche Vorrichtungen
haben. Man konnte daher Formteile aus PVC und anderen
chlorhaltigen Kunststoffen in Verbindung mit hochwertigen Halbleitereinrichtungen,
wie 1-Megabit-Speichern, nicht verwenden.
Auch bei anderen Anwendungen, z. B. in der Biochemie, Medizin,
Pharmazie, Lebensmittelindustrie usw. sind bei der Verwendung von
PVC die verschiedensten Schwierigkeiten durch aus dem PVC herausgelöste
Metallionen aufgetreten.
Als Stabilisierungsmittel für PVC-Harze sind außer Metallsalzen auch
Epoxyverbindungen, organische Phosphorester, Phenolderivate, mehrwertige
(polyhydric) Alkohole u. a. m. bekannt, diese Materialien
allein reichen jedoch für eine thermische Stabilisierung nicht aus
und sie mußten daher in Kombination mit den oben erwähnten
Metallsalzen verwendet werden.
Wegen der oben erwähnten Schwierigkeiten haben viele Anwender für
die genannten Zwecke Fluorkunststoffe verwendet, die eine ausgezeichnete
thermische Stabilität aufweisen. Fluorkunststoffe sind
jedoch kostspielig und lassen sich schwierig weiterverarbeiten, z.
B. schweißen. Aus diesen Gründen haben sich Fluorkunststoffe nicht
in großem Umfang durchsetzen können. Es wäre daher sehr erwünscht,
für die genannten Anwendungen einen chlorhaltigen Kunststoff zur
Verfügung zu haben, der frei von den geschilderten Mängeln ist.
Auch das oben erwähnte Schmiermittel läßt zu wünschen übrig. Es
verbessert zwar die Verarbeitungseigenschaften, hat jedoch den
Nachteil, daß es die Verformungstemperatur (Erweichungstemperatur,
thermische Stabilitätsgrenze) herabsetzt und es sind daher besondere
Maßnahmen erforderlich, wenn höhere Temperaturen zur Anwendung
kommen.
Bei der Verwendung von Kunstharzformteilen für Halbleitereinrichtungen
ist es außerdem oft erforderlich, daß die Formteile je
nach Anwendung durchscheinend oder opak (lichtundurchlässig) sein
müssen. In solchen Fällen hat man im allgemeinen dem Kunststoffmaterial
vor der Verarbeitung ein metallhaltiges Färbemittel
oder Pigment (im folgenden kurz "Farbstoff") zugemischt. Bei
Verwendung solcher Füll- oder Farbstoffe besteht jedoch ebenfalls
die Gefahr, daß bei den verschiedenen Verarbeitungsvorgängen Metallionen
aus dem mit einem metallhaltigen Farbstoff gefärbten Formteilen
in Lösung gehen und dadurch ähnliche Probleme auftreten, wie
durch die metallhaltigen Stabilisatoren. Auch gefärbte Kunststofformteile
lassen daher noch zu wünschen übrig.
Aus der DE-PS 8 04 442 ist es bekannt, daß Aminocrotonsäureester als
Stabilisatoren für chlorhaltige Kunststoffe, wie beispielsweise
Polyvinylchlorid, verwendet werden können. Des weiteren ist es aus
F. Chevassus und R. de Broutelles, la Stabilisation des Chlorures de
Polyvinyle, (les Editions Amphora), Paris, (1957), bekannt, daß
Aminoverbindungen auf Chlorphenylpolymere eine stabilisierende
Wirkung aufweisen. Dabei werden die Aminoverbindungen während der
Herstellung der Polymere dem Reaktionsgemisch zugesetzt.
Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend
darin, Kunststofformteile bereitzustellen, welche sich für die obengenannten
Zwecke bestens eignen und ein chlorhaltiges Harz enthalten,
welches durch einen Stabilisator thermisch stabilisiert ist, der
frei von metallischen Elementen, wie Pb oder Sn ist.
Dieses Ziel wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung wird mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein Kunststofformteil aus einem Harz der oben
angegebenen Art hergestellt, welches durch ein nichtmetallisches
Farbmittel lichtundurchlässig gemacht ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Harz- oder Kunststoffmassen
zur Herstellung von Formteilen bereitzustellen, und zwar
insbesondere Formteile mit einem nichtmetallischen Schmiermittel.
Da die erfindungsgemäß hergestellten Formteile kein metallisches Element als
Stabilisator enthalten, besteht keine Gefahr, daß Metallionen aus
dem Formteil in Lösung gehen. Ein sehr kleiner Gehalt des Formteiles
oder Kunststoffes an metallischem Element soll jedoch nicht ausgeschlossen
werden, da Spuren von Metall bei Preßmassen gewöhnlich
nicht vermieden werden können. Die erfindungsgemäß hergestellten Formteile
können also sehr kleine Mengen an metallischen Verunreinigungen
enthalten, die unbeabsichtigt in der Preßmasse für das chlorhaltige
Harz, in den Farbstoffen oder Schmiermitteln enthalten sind. Sehr
kleine Mengen solcher unvermeidbarer metallischer Verunreinigungen
(ungefähr einige ppm der verschiedenen Elemente) können z. B. durch
Metallstaub in der Atmosphäre bei der Herstellung der Preßmasse und
von formgebenden Teilen aus Metall, wie Walzen, Extrudern, Pressen,
in die Formteile gelangen. "Im wesentlichen frei von Metall" soll
hier also "mit Ausnahme von unvermeidbaren metallischen Verunreinigungen"
bedeuten.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, chlorhaltigen Harz- oder Kunststofformteile
sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie durch eine Aminocarbonsäure (Aminosäure)
oder Aminocarbonsäureverbindung stabilisiert sind und
keine Metallionen enthalten. Zur weiteren Verbesserung der
thermischen Stabilität enthalten die Formteile aus chlorhaltigem
Harz noch zusätzlich eine Epoxyverbindung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Formteile
aus chlorhaltigem Harz durch ein Färbungsmittel (Farbstoff)
lichtundurchlässig gemacht werden, der einen oder mehrere der
folgenden Materialien enthält. Denaturiertes Acrylmodifizierungsmittel,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeres, Methylmethacrylat-
Butadien-Styrol-Copolymeres, Acrylnitril-Acrylat-Styrol-
Copolymeres, Acrylnitril-Polyethylen-Polypropylen-Styrol-Copolymeres,
Acrylnitril-chloriertes-Polyethylen-Styrol-Copolymeres,
Acrylnitril-Styrol-Copolymeres, Ethylenvinylacetat-Copolymeres,
Fluorkunststoff oder -harz, chloriertes Polyethylen, Carbon-Schwarz,
Ruß.
Chlorhaltigen Kunststoffen, die in einer der obengenannten Weisen
stabilisiert und/oder gefärbt sind, kann gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung ein Acrylschmiermittel zugesetzt werden,
um die Verarbeitungsfähigkeit ohne Herabsetzung der Verformungstemperatur
zu verbessern.
Unter chlorhaltigen Kunststoffen oder Harzen sind in erster
Linie Kunststoffe zu verstehen, die Polyvinylchlorid als Hauptbestandteil
enthalten, wie chloriertes Polyvinylchloridharz,
ethyleniertes Polyvinylchloridharz, Mischungen, Verbindungen
oder Copolymere von anderen Harzen mit Polyvinylchloridharz.
Der Polymerisationsgrad der chlorhaltigen Harze kann je nach
Anwendung in weiten Grenzen variieren. Harze mit niedrigem
Polymerisationsgrad, die niedrige Verarbeitungstemperaturen
erlauben und keine zu hohe Wärmebeständigkeit zu haben brauchen,
beispielsweise mit einem mittleren Polymerisationsgrad von
700 bis 800, ermöglichen eine Verarbeitung in einem weiten
Bereich und die Herstellung von qualitativ hochwertigen Formteilen.
Harze mit einem derart niedrigen Polymerisationsgrad
werden vorzugsweise auch dann verwendet, wenn transparente
Formteile gebraucht werden.
Der erfindungegemäß verwendete β-Aminocrotonsäureester weist die
folgende allgemeine Formel auf
in der n=1-6 und R ein Radikalrest eines 1-6-wertigen
Alkohols, (1-6 hydric alcohol) bedeutet. Spezielle Beispiel von R OH)n
in den obigen Estern sind Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol,
Butanol, 2-Ethylhexanol, Isooctanol, Isononanol, Decano, Laurylalkohol,
Myristylalkohol, Palmitylalkohol, Stearylalkohol, Ethylenglycol,
Propylenglykohol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol,
1,10-Decandiol, Diethylenglycol, Thio-Diethanol, Trimethylolpropan,
Glycerin, Tris-(2-Hydroxyethyl)-Isocyanurat, Triethanolamin,
Pentaerythrit, Di-Trimethanolpropan, Diglycerin, Sorbitol,
Mannitol, Xylitol, Di-Pentaerythrit, etc. Eine Kondensationspolymerisation
von β-Aminocrotonsäure mit irgendeinem der vorstehend
genannten Alkohole liefert β-Aminocrotonsäureester. Beispiele
bevorzugter Ester sind u. a. Stearylalkohol-β-Aminocrotonsäureester,
1,4-Butandiol-di-β-Aminocrotonsäureester, Thio-Diethanol-β-Aminocrotonsäureester,
Trimethylolpropan-Tri-β-Aminocrotonsäureester,
Pentaerythrit-tetra-β-Aminocrotonsäureester, Dipentaerythrit-hexa-
β-Aminocrotonsäureester usw.
Zu den Epoxyverbindungen, die in Kombination mit dem β-Aminocrotonsäureester
die thermische Stabilität synergetisch verbessern, gehören
u. a. epoxydierte Verbindungen, wie epoxydierte tierische bzw.
pflanzliche Öle, epoxydierte Fettsäureester, epoxydierte alicyclische
Verbindungen, Glycidylether- oder Glycidylester-Verbindungen,
epoxydierte hochmolekulare Verbindungen usw. Insbesondere
eignen sich epoxydiertes Sojabohnenöl, epoxydiertes Leinsamenöl,
epoxydiertes Färberdistelöl, epoxydiertes Sonnenblumenöl, epoxydiertes
Baumwollsamenöl, alles epoxydierte tierische und pflanzliche
Öle; ferner epoxydierte Butylstearinsäure, epoxydierte Octylstearinsäure,
epoxydierte Butyl-Leinsamenölfettsäure usw., alles epoxydierte
Fettsäureester; weiterhin epoxydierte Tetrahydrophthalsäureester
(Butanol, Octanol, Decanol usw. als Alkohol), alles Beispiele
von epoxydierten alicyclischen Verbindungen; Glycidylether
von Bisphenol A, Glycidylmethacrylat und Copolymere hiervon
als Beispiele von Glycidylether- und Glycidylesterverbindungen;
und epoxydiertes Polybutadien, epoxydierter Acrylnitrilbutadien-
Kautschuk usw. als Beispiel von epoxydierten hochmolekularen
Verbindungen.
Zu den nichtmetallischen Stabilisatoren, die in Kombination
mit den oben erwähnten Stabilisatoren verwendet werden können,
um eine anfängliche Verfärbung zu verhindern oder eine langzeitige
thermische Stabilität zu gewährleisten, gehören Phenolderivate,
mehrwertige Alkohole, stickstoffhaltige Verbindungen, schwefelhaltige
Verbindungen und Keto-Verbindungen, gehindertes Phenol,
gehindertes Bisphenol usw. als Beispiele von Phenolderivaten;
Glycerin, Mannit, Xylit, Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Sorbit, Polyethylenglycol, Sorbitanmonolaurylat, Teilesterverbindungen
mit Glycerinmonostearat und Carbonsäure, stickstoffhaltige
mehrwertige Alkohole, schwefelhaltige mehrwertige Alkohole
usw. als Beispiele von mehrwertigen Alkoholen; 2-Phenylindol,
Diphenylthioharnstoff, Triazin usw. als Beispiele von stickstoffhaltigen
Verbindungen; Thiodipropionsäureester, Triazinthiol,
Thiolcarbonsäureanhydrid usw. als Beispiele von schwefelhaltigen
Verbindungen und Acetessigsäureester, Dehydroessigsäure, β-Diketon
usw. als Beispiele von Keto-Verbindungen.
Der Aminocrotonsäureester und die Epoxyverbindung, die als Stabilisator verwendet
werden, unterdrücken die Bildung von Polyen und verhindern
eine Verfärbung des PVC-Harzes, indem sie das HCl kompensieren,
das die Zersetzung des Harzes beschleunigt, oder indem sie
hochreaktive Cl-Atome, die die Ursache einer Zersetzung des
PVC-Harzes darstellen, substituieren oder stabilisieren. Diese
Stabilisatoren werden als Form- oder Preßmaterial dem chlorhaltigen
Harz in einem Verhältnis von 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 1,0
bis 3,0 Gewichtsteile (jedoch insgesamt 0,5 bis 7,0 Gewichtsteile)
des Stabilisators auf 100 Gewichtsteile des Harzes zugesetzt,
um das Harz zu stabilisieren. Die Stabilisatoren sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie kein metallisches Element, wie Pb oder
Sn, enthalten. Eine geeignete Menge der dem chlorhaltigen Harz
jeweils zuzusetzenden Stabilisatoren ist oben angegeben, ein
Zusatz an Stabilsator in Mengen unter 0,5 Gewichtsteilen ergibt
keine genügende thermische Stabilisierung während andererseits
ein Zusatz an Stabilisator über 5 Gewichtsteile hinaus zwar
die thermische Stabilität entsprechend erhöht, in wirtschaftlicher
Hinsicht jedoch unzweckmäßig ist.
Um das chlorhaltige Harz lichtundurchlässig zu machen, kann
man ihm ein Füllstoff- oder Färbemittel ("Farbstoff") einer
oder mehrerer folgender Arten zusetzen: Denaturierte Acrylmodifizierungsmittel,
ABS-Harz (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeres),
MBS-Harz (Methylmetacrylat-Butadien-Styrol-Copolymeres), AAS-Harz
(Acrylnitrilacrylat-Styrol-Copolymeres), AES-Harz (Acrylnitril-Polyethylen-
Polypropylen-Kautschuk-Styrol-Copolymeres), ACS-Harz
(Acrylnitril-chloriertes-Polyethylen-Styrol-Copolymeres),
AS-Harz (Acrylnitril-Styrol-Copolymeres), EVA-Harz (Ethylen-Vinylacetat-
Copolymeres), Fluorkunststoff, chloriertes Polyethylen
und Ruß bzw. Carbon-Schwarz. Bei der Verarbeitung können diese
Materialien mit Ausnahme von Ruß (Carbon-Schwarz) dem chlorhaltigen
Harz in einem Verhältnis von insgesamt 0,5 bis 50 Gewichtsteile
auf 100 Gewichtsteile Harz zugesetzt werden, während Ruß (Carbon-
Schwarz) dem Harz vorzugsweise in einem Verhältnis von 0,01
bis 3,0 Gewichtsteile Ruß auf 100 Gewichtsteile Harz zugesetzt
wird. Der jeweils zugesetzte Prozentsatz hängt von der Dicke
des jeweiligen Formteiles ab. Wenn also das angestrebte Formteil
dick ist, genügt ein relativ geringer Zusatz, um das Formteil
lichtundurchlässig zu machen, bei dünnen Formteilen muß man
andererseits größere Mengen des Zusatzmaterials zusetzen, um
eine gewünschte Lichtundurchlässigkeit zu erreichen. Zu den
denaturierten Acrylmodifizierungsmitteln, die das chlorhaltige
Harz lichtundurchlässig machen, gehören Copolymere von Methylmethacrylat
mit Acrylsäureester, ein Polymer von Methylmethacrylat
nach Mischpolymerisierung von Styrol mit Alcylacrylat, ein
Mischpolymeres von Styrol mit Acrylacrylat nach Polymerisation
von Methylmethacrylat, ein Polymer, das nach Polymerisation
von Methylmethacrylat anschließend Polymerisation von Styrol
mit Acylacrylat und schließlich durch weitere Polymerisation
von Butadien erhalten wird, ein Polymer, das zuerst durch Mischpolymerisieren
von Butadien, Acrylsäure und Styrol miteinander
und anschließend durch Pfropfpolymerisation von Methylmethacrylat
und hierauf durch Polymerisation mit Styrol erhalten wird,
und ein Polymer, das durch Mischpolymerisation von Butadien,
Acrylnitril und Styrol miteinander und anschließend durch Polymerisation
von Styrol und danach durch Pfropfpolymerisation von
Methylmethacrylat erhalten wird. Zu den Fluorkunststoffen gehören
beispielsweise Tetrafluorethylen, Perfluoralkoxy-Fluorkunststoffe,
Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Mischpolymere, Tetrafluorethylen-
Ethylen Mischpolymere, Trifluormonochlorethylen-Harz, Difluorvinyliden-
Harz, Monofluorvinylharz usw.
Als Acrylschmiermittel, die zur Schmierung des PVC-Harzes dienen,
ohne die thermische Verformungstemperatur herabzusetzen, gehören
u. a. 1) Schmiermittel, in denen Acrylsäureester mit Methylmethacrylat
mischpolymerisiert ist und ein oberflächenaktives
Mittel dem Mischpolymerisat zugesetzt ist; 2) ein Schmiermittel,
in dem Acrylsäureester oder eine Mischung von Methacrylsäureester
und Styrolmonomer mit Methylmethacrylat mischpolymerisiert
ist und 3) ein Schmiermittel, bei denen ein oberflächenaktives
Mittel den Mischpolymeren gemäß 2) zugesetzt ist.
Als Acrylsäureester und Methacrylsäureester der obengenannten
Art können Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat,
Isobutylacrylat, 2-Hexylacrylat, Chlorethylacrylat, Ethylmethacrylat
n-Butylmethacrylat, n-Ethylhexylmethacrylat, Chlorethylmethacrylat usw. verwendet werden. Als oberflächenaktives Mittel
in den oben unter 1) und 2) erwähnten Zusammensetzungen eignen
sich anionische oberflächenaktive Mittel, kationischeoberflächenaktive
Mittel und nichtionische oberflächenaktive Mittel.
Polyethylenisches Schmiermittel, insbesondere niedermolekulares
polyethylenisches Schmiermittel, das keine Metallionen enthält,
läßt sich ebenfalls mit Vorteil anstelle der oben erwähnten
Acrylschmiermittel für chlorhaltiges thermoplastisches Harz
gemäß der Erfindung verwenden, welches in Form eines Rohres
oder eines Profils, z. B. eines Winkelprofils, extrudiert werden
soll, da dieses Schmiermittel das Lösen des geformten Produkts
von der Extrusionsdüse fördert und dem Produkt ein glänzendes
und hervorragendes Aussehen verleiht.
Die oben erwähnten Stabilisatoren sind als Haupt-Stabilisierungsmittel
dienlich, um die thermische Stabilität der chlorhaltigen
Harze zu verbessern und das Acrylsäureschmiermittel schmiert
das Harz. Es ist andererseits möglich, die thermische Stabilität
von thermoplastischem chlorhaltigem Harz zu erhöhen. Es ist
ferner auch möglich, die thermische Stabilität des chlorhaltigen
Harzes und die Verarbeitungseigenschaften, die Wetterfestigkeit,
die mechanischen Eigenschaften zu verbessern oder das Harz
zu plastifizieren oder zu schäumen, indem ihm andere Additive,
die kein Metall enthalten, zugesetzt werden, z. B. einen Oxidationsinhibitor
(Antioxydans), wie einen aminischen, phenolischen,
schwefelhaltigen oder phosphorhaltigen Oxidationsinhibitor
einen Photostabilisator, wie ein Ultraviolettstrahlung absorbierendes
Mittel; einen Weichmacher wie Phthalsäureester, aromatische
Carbonsäureester, aliphatische, dibasische Ester; ferner Verstärkungsmittel,
wie ABS, MBS, um Transparenz zu erhalten, und
Additive, wie Pigmente, Hilfsmittel, Pilzschutzmittel und Formmittel.
Weiterhin können dem Harz Additive zugesetzt werden, die
den Gelierungsgrad des Harzes beeinflussen und kein Metallion
enthalten, um dem Harz eine ausreichende Fließfähigkeit zu
verleihen, wenn das Harz z. B. durch Spritzguß verarbeitet
werden soll.
Die oben beschriebenen chlorhaltigen Materialien, die die erwähnten
Stabilisatoren, Schmiermittel, Farb- oder Füllstoffe und/oder
Additive enthalten, können durch einen Kalander, eine Presse,
einen Extruder oder eine Spritzgußmaschine zu Formteilen der
verschiedensten Art verarbeitet werden, die Platten, Folien,
Röhren, Profilstäbe, Winkel, Schweißstäbe, Verbindungen beliebiger
Art usw.
Im folgenden werden einige spezielle Beispiele angegeben:
- I. 1) Das Form- oder Preßmaterial wurde gemäß der Erfindung nach der folgenden Tabelle 1 hergestellt.
- I. 2) Fünf Arten von Preßstoffmaterial, die in Tabelle 2 aufgeführt sind, wurden als Vergleichsbeispiele hergestellt.
Die oben angegebenen Probestücke wurden mittels eines Kalanders
(160°, 5 Minuten) und einer Presse (160°C, 5 Minuten) heiß
geformt, um die thermische Stabilität der jeweiligen Formstücke
hinsichtlich ihrer Farbtonänderung zu prüfen. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
Probestück | |
Farbtonänderung | |
Beispiel 1 (Vergl.) | |
Gelb | |
Beispiel 2 erfg. | Hellgelb |
Beispiel 3 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 4 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 5 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 6 erfg. | Hellgelb |
Beispiel 7 erfg. | Hellgelb |
Beispiel 8 erfg. | Hellgelb |
Beispiel 9 (Vergl.) | Gelb |
Beispiel 10 (Vergl.) | Gelb |
Beispiel 11 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 12 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 13 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 14 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 15 (Vergl.) | Gelb |
Beispiel 16 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 17 erfg. | keine Änderung |
Beispiel 18 erfg. | keine Änderung |
Vergleichsprobe 1 | Schwarz |
Vergleichsprobe 2 | Schwarz |
Vergleichsprobe 3 | Braun |
Vergleichsprobe 4 | keine Änderung |
Vergleichsprobe 5 | keine Änderung |
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, weisen die Beispiele 3 bis
5, 11 bis 14 und 16 bis 18 im wesentlichen die gleiche thermische
Stabilität auf, wie die Vergleichsproben 4 und 5, also die
Beispiele, in denen ein zinnhaltiger Stabilisator verwendet
wurde. Bei den Beispielen wurde 1,4-Butandiol-di-aminocrotonsäureester
und Glycidylether oder ein Ester von Bisphenol A in Kombination
als Stabilisator verwendet und die Beispiele gemäß dieser
Kombination hatten eine ausgezeichnete, wenn nicht sogar bessere
Stabilität wie die Vergleichsproben 4 und 5, während sie wesentlich
besser als die Vergleichsproben 1, 2 und 3 sind.
Die allgemeinen physikalischen Eigenschaften wurden an
den Probestücken gemäß den Beispielen 3 und 13 und der
Vergleichsprobe 4 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
4 aufgeführt. Außerdem wurde die auf die Vergleichsproben
(Beispiel 5 war 3 mm dick und alle anderen Beispiele waren
10 mm dick) der Beispiele 3, 11, 12, 13, 14 und 18 sowie
der Vergleichsproben 4 und 5 gemessen, außerdem die Verformungstemperatur
bei einer Belastung von 18,6 Kgf/cm2 bezüglich
10 mm dicken Probestücken der Beispiele 3, 13, 15, 16,
17 und 18 sowie der Vergleichsproben 4 und 5 gemäß ASTM-D-648
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 bzw. 6 aufgeführt.
Gesamt-Lichtdurchlässigkeit (%) | |
Beispiel 3 erfg. | |
80,3 | |
Beispiel 11 erfg. | 6,1 |
Beispiel 12 erfg. | 1,9 |
Beispiel 13 erfg. | 1,0 |
Beispiel 14 erfg. | 7,2 |
Beispiel 18 erfg. | 12,7 |
Vergleichsprobe 4 | 80,3 |
Vergleichsprobe 5 | 86,8 |
Verformungs-Temperatur (°C) | |
Beispiel 3 erfg. | |
64 | |
Beispiel 13 erfg. | 61 |
Beispiel 15 (Vergl.) | 71 |
Beispiel 16 erfg. | 70 |
Beispiel 17 erfg. | 66 |
Beispiel 18 erfg. | 66 |
Vergleichsprobe 4 | 62 |
Vergleichsprobe 5 | 61 |
Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß das Beispiel 3 im wesentlichen
die gleichen physikalischen Eigenschaften wie die Vergleichsprobe
4 hat und in der gleichen Weise verwendet werden kann, wie
konventionelle PVC-Platten. Beim Beispiel 13 ist der Kerbschlagbiegeversuchswert
nach Charpy 7,5-mal größer als beim Beispiel
3 oder der Vergleichsprobe 4, so daß dieses Beispiel die typischen
Eigenschaften einer schlagfesten PVC-Platte aufweist. Wie Tabelle
5 zeigt, weisen die Beispiele 11, 12, 13, 14 und 18 eine im
Vergleich zum Beispiel 3 oder den Vergleichsproben 4 und 5
außerordentlich stark harabgesetzte Gesamtlichtdurchlässigkeit
auf, und die Materialien dieser Proben können daher offensichtlich
überall dort eingesetzt werden, wo es auf Lichtundurchlässigkeit
ankommt. Die Tabelle 6 zeigt schließlich deutlich, daß
die Verformungstemperatur der Beispiele 15, 16, 17 und 18 etwa
6°C höher ist als die der Beispiele 3 und 13 sowie der Vergleichsproben
4 und 5, und es ist ferner ersichtlich, daß das Stearinsäureschmiermittel
und das Acrylsäureschmiermittel unterschiedliche
Wirkungen auf die Verformungstemperatur haben.
IV. Die Mikroelemente, welche die Probestücke der Beispiele
3 und 13 und der Vergleichsprobe 4 enthielten, wurden außerdem
durch Atomabsorptionsspektrometrie auf Zinn und Blei und
durch ein ICP-emissionsspektroskopisches Analyseverfahren
auf Ca, Zn, Ti und Mg untersucht. Die Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle 7 in ppm angegeben.
Aus der Tabelle 7 ist ersichtlich, daß bei den Beispielen
3 und 13 wenig oder kein metallisches Element, wie
Pb und Sn nachgewiesen werden konnten.
Die Probestücke des Beispiels 3, Vergleichsprobe 4 und der
Vergleichsprobe 6, die unabhängig von den Beispielen 1 bis
18 und den Vergleichsproben 1 bis 5 aus einem mit einem
Bleistabilisator stabilisierten PVC-Harz hergestellt wurde,
wurden in reines Wasser eingetaucht und durch Atomabsorptionsspektrometrie
und ICP-emissionsspektroskopische Analyse
gemäß JIS K 6743 untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle
8 in ppm gelöstes Material pro Volumeneinheit reinen Wassers
aufgeführt:
Aus Tabelle 8 ist ersichtlich, daß in dem Wasser, in dem das
Probestück gemäß Beispiel 3 eingetaucht worden war, keine Metallionen
nachgewiesen werden konnten. In dem Wasser, in das die
Vergleichsproben 4 und 6 eingetaucht worden waren, wurde dagegen
Blei bzw. Zinn aus dem jeweiligen Stabilisator nachgewiesen.
Im wesentlichen dieselben Ergebnisse wurden bei entsprechenden
Untersuchungen von PVC-Formstücken erhalten, bei denen andere
Stabilisatoren als sie bei den obigen Beispielen verwendet
wurden. Außerdem wurden andere der oben aufgeführten Füll-
oder Farbstoffe als das denaturierte Acrylsäuremodifizierungsmittel
und das Ethylenvinylacetatmischpolymere alleine oder in
geeigneter Kombination verwendet, um den Formstücken die gleiche
Lichtdurchlässigkeit zu verleihen.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Harzformteile bzw. Kunststoffmaterial
besteht darin, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhaltene Material auf die Oberfläche eines gewöhnlichen PVC-Formteiles
auszulamieren, da man dann die gleichen guten Oberflächeneigenschaften
für das Laminat wie bei ausschließlicher Verwendung der
vorliegenden Harze und gleichzeitig vergleichsweise niedrigere
Kosten für den Rest des Formkörpers (ausschließlich der auflamierten
Folie) erhält. Soweit anwendbar, wird die Herstellung solcher
durch eine auflaminierte Schicht oder Folie an der Oberfläche
vergüteter Formteile bevorzugt. Die thermische Verformungstemperatur
kann andererseits um bis zu etwa 100°C erhöht werden,
wenn man statt PVC-Harz ein chloriertes Vinylharz zur Herstellung
der Formteile verwendet. Andererseits erhält man bei Verwendung
von ethylenierten Vinylchloridharzen und einer polymeren Legierung
eine höhere Schlagfestigkeit bzw. eine bessere Nacharbeitbarkeit,
z. B. Schweißbarkeit.
Da die gemäß der Erfindung erhaltenen thermoplastischen chlorhaltigen Kunststofformteile
keine Metallverbindungen, wie Blei oder Zinn-Verbindungen
enthalten, wie sie normalerweise als Stabilisatoren für
chlorhaltige thermoplastische Kunststoffe verwendet werden,
können nicht nur keine Metallionen aus den Kunststofformteilen
herausdiffundieren oder in Lösung gehen, wenn diese Formteile
in Verbindung mit Geräten und Vorrichtungen für Halbleiter,
biochemische und medizinische Anwendungen, Lebensmittel und
Pharmazeutika verwendet werden. Die gemäß
der Erfindung erhaltenen Kunststofformteile sind vielmehr besonders gut für solche Geräte
und Anwendungen geeignet, da die für chlorhaltige Kunststoffe
charakteristischen guten Eigenschaften erhalten bleiben, nämlich
Preisgünstigkeit, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen
Chemikalien und Pharmazeutika sowie leichte Weiter- oder Nachbearbeitbarkeit.
Da das Formteil außerdem durch den Stabilisator
eine hohe thermische Stabilität erhält, wird es durch die Temperaturerhöhung
beim Formen auch nicht schwarz, sondern behält
sein natürliches Aussehen bei. Außer der Eigenschaft, daß aus
dem Formteil keine Metallionen austreten und in Lösung gehen
können, ist eine gute Schmierung durch das Acrylsäureschmiermittel
gewährleistet mit dem Ergebnis, daß die erfindungsgemäß hergestellten
Kunststoffe nicht nur ausgezeichnet verformt sind, z. B.
durch Spritzguß oder Extrudieren und ein ausgezeichnetes Aussehen
haben, ohne daß die Verformungstemperatur hierdurch herabgesetzt
wird, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, wenn eine
höhere Fettsäure verwendet wird. Für die gemäß
der Erfindung hergestellten Kunststoffe ergeben sich daher zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten.
Durch Zusatz von Füll- und Farbstoffen, die kein metallisches
Element enthalten und das Formteil lichtundurchlässig machen,
können Produkte hergestellt werden, die je nach Menge des Zusatzes
durchscheinend oder opak sind und diese Formteile eignen sich
daher ausgezeichnet für Anwendungen, wo die Formteile undurchsichtig
sein oder optische Einflüsse ausgeschaltet werden sollen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen chlorhaltigen Kunststofformteilmaterialien
eignen sich besonders gut für die Herstellung von Formteilen
der oben beschriebenen Art und können insbesondere in Verbindung
mit Halbleiterbauelementen und dergl. mit Vorteil verwendet
werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Stabilisierung chlorhaltiger Harze mittels
Aminocrotonsäureestern, dadurch gekennzeichnet,
daß man keine metallhaltigen
Verbindungen oder Ionen zusetzt und
einen β-Aminocrotonsäureester der allgemeinen Formel I in der n eine ganze Zahl von 1-6 bedeutet und R einen 1-6-wertigen Alkoholrest darstellt,
zusammen mit einer metallionenfreien Epoxyverbindung dem polymerisierten Harz zusetzt.
einen β-Aminocrotonsäureester der allgemeinen Formel I in der n eine ganze Zahl von 1-6 bedeutet und R einen 1-6-wertigen Alkoholrest darstellt,
zusammen mit einer metallionenfreien Epoxyverbindung dem polymerisierten Harz zusetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf hundert Gewichtsteile chlorhaltiges Harz 0,5 bis 5
Gewichtsteile β-Aminocrotonester zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß auf 100 Gewichtsteile chlorhaltiges Harz
höchstens 7 Gewichtsteile metallionenfreie Epoxyverbindung
zugesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichtsteile
chlorhaltiges Harz 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile
Epoxyverbindung zugesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Füll- oder Farbmittel zugesetzt wird,
ausgewählt aus der Gruppe umfassend denaturiertes Acryl-
Modifizierungsmittel, Acrylnitril-Butadien-Styrol-
Copolymeres, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-
Copolymeres, Acrylnitril-Acrylat-Styrol-Copolymeres,
Acrylnitril-Polyethylen-Polypropylen-Kautschuk-Styrol-
Copolymeres, Acrylnitril-chloriertes-Polyethylen-
Styrol-Copolymeres, Acrylnitril-Styrol-Copolymeres,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymeres, Fluorkunststoff,
chloriertes Polyethylen, Carbon-Schwarz bzw. Ruß.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
auf 100 Gewichtsteile chlorhaltiges Harz 0,01 bis 50
Gewichtsteile eines oder mehrerer Füll- oder Farbmittel
zugesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
auf 100 Gewichtsteile chlorhaltiges Harz bis zu 5
Gewichtsteile eines oder mehrerer Füll- oder Farbmittel
zugesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein metallionenfreies
Acrylschmiermittel zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schmiermittel ein oberflächenaktives Mittel enthält.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Harz durch
thermoplastisches Verformen Formteile herstellt.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3864486A JPS62197439A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 塩素含有樹脂成型品 |
JP61038643A JP2599904B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 塩素含有樹脂成型品 |
JP5773586A JPS62215648A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 塩素含有樹脂成型品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3636146A1 DE3636146A1 (de) | 1987-08-27 |
DE3636146C2 true DE3636146C2 (de) | 1994-08-11 |
Family
ID=27289892
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3636146C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10109366A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-12 | Baerlocher Gmbh | Stabilisatorzusammensetzung für halogenierte Polymere, deren Verwendung, und solche Zusammensetzungen enthaltende Polymere |
EP2072567A1 (de) | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Bene_fit Systems GmbH & Co. KG | Zusammensetzung zur Stabilisierung halogenhaltiger Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE804442C (de) * | 1950-02-18 | 1951-04-23 | Hellmuth Holz Dr | Verfahren zur Herstellung von Aminocrotonsaeureestern mehrwertiger Alkohole |
-
1986
- 1986-10-24 DE DE19863636146 patent/DE3636146C2/de not_active Revoked
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10109366A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-12 | Baerlocher Gmbh | Stabilisatorzusammensetzung für halogenierte Polymere, deren Verwendung, und solche Zusammensetzungen enthaltende Polymere |
EP2072567A1 (de) | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Bene_fit Systems GmbH & Co. KG | Zusammensetzung zur Stabilisierung halogenhaltiger Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
DE102008063531A1 (de) | 2007-12-18 | 2010-01-21 | Bene_Fit Systems Gmbh & Co.Kg | Zusammensetzung zur Stabilisierung halogenhaltiger Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3636146A1 (de) | 1987-08-27 |
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