DE3717474A1

DE3717474A1 - Verfahren zum ansetzen von harzmischungen mit gehalten an mikrohohlglaskugeln

Info

Publication number: DE3717474A1
Application number: DE19873717474
Authority: DE
Inventors: Helmut Pippin; Rainer Dr Gardill
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Mitras Kunststoffe 8480 Weiden De GmbH
Priority date: 1987-05-23
Filing date: 1987-05-23
Publication date: 1988-12-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansetzen von Harzmischungen mit Gehalten an Mikrohohlglaskugeln durch Vermischen der erforderlichen Bestandteile.

Bekanntlich haben Harzmischungen, insbesondere solche aus ungesättigtem Polyesterharz, mit Zusätzen an Mikro hohlglaskugeln für die Herstellung von Bauteilen, bei denen es auf möglichst geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit ankommt, steigende Verwendung gefunden. Die benutzten Mikrohohlglaskugeln sind - wie der Name sagt - kleine hohle oder mit Gas gefüllte Kügelchen aus Glas, deren statistisch ermittelter Teilchendurchmesser zwischen 1 und etwa 200 µ m liegt. Die Kügelchen haben eine nur äußerst geringe Wandstärke und dementsprechend ein geringes spezifisches Gewicht. Sie werden den Harzmischungen als Füllstoff zugesetzt und reduzieren deren spezifisches Gesamtgewicht, wobei es wegen der kugel förmigen Gestalt des Füllstoffes zu äußerst günstigen Eigenschaften des Gesamtproduktes kommt (siehe die Zeitschrift "Kunststoffe" 1985, S. 421-424). Die prinzipiell guten Eigenschaften von Harzmischungen bzw. daraus hergestellten Teilen mit Gehalten an Mikro hohlglaskugeln können allerdings nur erreicht werden, wenn es gelingt, die mechanisch sehr empfindlichen kleinen Kugeln gleichmäßig in der Harzmischung zu verteilen. Leider mußte beobachtet werden, daß bei Anwendung der hierfür üblichen Methoden ein erheblicher Anteil der Kugeln bricht, wobei die Bruchstücke wegen ihrer scharfen Kanten die mechanischen Eigenschaften der Mischung bzw. der daraus hergestellten Teile eher verschlechtern als günstig beeinflussen. So wurde ermittelt, daß es beim Einrühren von Mikrohohlglaskugeln in UP-Harzmischungen unter Verwendung der üblichen Mischgeräte zu einer Bruchrate kommt, die in der Größenordnung von 70% liegt. Derartige Bruchraten wurden sowohl bei der SMC- Herstellung wie auch bei der BMC- und DMC-Herstellung ermittelt. (SMC: Sheet Moulding Compound; BMC: Bulk Moulding Compound; DMC: Dough Moulding Compound.)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Harzansätzen, insbesondere UP-Harzansätzen Mikrohohl glaskugeln in einer Weise zuzusetzen, die eine möglichst schonende Behandlung der Mikrokugeln ergibt und folglich zu Produkten mit möglichst geringer Bruch rate führt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens werden zunächst die Bestandteile Harz, Monomere, Initiatoren, Inhibitoren, Füll- und Zusatzstoffe (außer Mikrohohlglaskugeln) in üblicher Weise miteinander vermischt. Die erhaltene Mischung wird sodann (falls erforderlich) in Dispergiervorrichtungen, wie Walzenstühlen, Rührwerks mühlen o.dgl. weiter aufgeschlossen, um verbliebene Feststoffagglomerate zu homogenisieren. In die so erhaltene homogene Vor-Mischung werden alsdann die Mikrohohlglaskugeln unter stetigem Rühren mit verlangsamter Rührgeschwindigkeit eingetragen, wobei die langsame Rührbehandlung auch bei der nachfolgenden Zwischenlagerung sowie Dosierung bis zur endgültigen Verarbeitung zu Formmassen beibehalten wird. Die jeweils noch tolerierbare gegenüber dem Normalmaß verlangsamte Rührgeschwindigkeit kann leicht durch einige Stichversuche ermittelt werden. Die genaue Rühr geschwindigkeit richtet sich naturgemäß nach der jeweils verwendeten Rührvorrichtung sowie auch nach der Viskosität der angesetzten Masse. Bei eingehenden Versuchen wurde ermittelt, daß zur SMC-Herstellung die homogene Harzmischung zusammen mit der vorgesehenen Menge Mikrohohlglaskugeln in ein zylindrisches, unten verjüngtes Rührgefäß gegeben werden sollte, in dessen verjüngtem Teil sich eine Rührscheibe mit einem Durchmesser von 450-600 mm befindet. Die Mischung soll in einer solchen Vorrichtung mit einer Drehzahl von 300-400 UpM gerührt werden.

Bei der BMC- und DMC-Herstellung wird die homogene Harzmischung zusammen mit der vorgesehenen Menge an Mikrohohlglaskugeln vorzugsweise in einem Turbomischer mit querliegenden Mischschaufeln mit einem Durchmesser von 800-900 mm gegeben und die Mischung in dieser Vorrichtung mit einer Drehzahl von 100-130 UpM vermengt. In beiden Fällen konnte die sonst übliche Bruchrate von mehr als 70% auf unter 30% reduziert werden. Dabei zeigte sich erstaunlichermaßen, daß die Bruchrate auch dann nicht erhöht wird, wenn die einmal hergestellte Mischung mit quasi homogen verteilten Mikrohohlglaskugeln in der üblichen Weise weiter verarbeitet wird, also beispielsweise über Dosier pumpen, gefördert wird. Ist die quasi homogene Verteilung einmal erreicht, so scheint die Harz-Hohl glaskugel-Mischung auch mechanisch hinreichend stabil zu sein, um nachfolgende Agitationen zu überstehen.

Die Erfindung wird im folgenden an einigen Beispielen erläutert.

Beispiel 1 SMC-Herstellung

Es wurde von folgender Grundrezeptur ausgegangen:

UP-Harz100 Gewichtsteile Monomere 8 Gewichtsteile Intitiator 2 Gewichtsteile Inhibitor 0,2 Gewichtsteile Polyethylen-Pulver 5 Gewichtsteile Zinkstearat 5 Gewichtsteile Eindickerpaste 2,4 Gewichtsteile

Die Bestandteile dieser Rezeptur wurden in einem zylindrischen Mischgefäß, welches im unteren Teil konisch verjüngt war, in üblicher Weise vermischt und anschließend auf einem Walzenstuhl homogenisiert. Die homogenisierte Masse wurde in das Rührwerk zurückge geben und sodann unter verminderter Rührgeschwindig keit 40 Gewichtsteile Mikrohohlglaskugeln zugegeben.

Die angewandte Rührvorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gefäß 1, welches im unteren Teil 2 konisch verjüngt ist. Der Durchmesser des zylindrischen Gefäßes betrug 1400 mm; der Durchmesser des Bodens am unteren Ende des konisch verjüngten Teiles betrug 900 mm. Die Konushöhe war ebenfalls 900 mm. In diesem Rührgefäß befand sich ein Rührer 3, der in bekannter Weise aus einer außen angetriebenen Rührwelle 4 mit daran angeordneter Zahn scheibe 5 bestand. Der Durchmesser der angewandten Zahnscheibe betrug 560 mm. Rührwerke dieser Art werden normalerweise mit einer Rührgeschwindigkeit von 550 UpM betrieben. Unter diesen Betriebsbedingungen wurde eine Zerstörungsrate der Mikrohohlglaskugeln von mehr als 80% beobachtet. Wurde in der angegebenen Weise verfahren, wobei die Drehzahl des Rührers auf 360 UpM vermindert wurde, so betrug die Zerstörungs rate der Mikrohohlglaskugeln weniger als 30%.

Beispiel 2 BMC- und DMC-Herstellung

Es wurde vom gleichen Ansatz ausgegangen wie in Beispiel 1 beschrieben. Der Anteil der Eindickerpaste beträgt hierbei 0,8 Gewichtsteile. Als Mischmaschine wurde ein an sich bekannter Turbulenzmischer mit querliegenden Mischschaufeln verwendet, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Mischer besteht aus einer Mischwanne 6 mit horizontal angeordneter Längs achse. Die Wanne ist in einem stabilen Lagergestell 7 angeordnet. Füll- und Entleerungseinrichtungen sind in der schematisierten Zeichnung fortgelassen.

Im Innern der Mischwanne befindet sich ein horizontal angeordnetes Mischorgan 8, welches aus einer von außen angetriebenen Rührwelle 9 mit daran befestigten Rührschaufeln 10 bestand. Die bei der Durchführung der Vergleichsversuche eingesetzte Vorrichtung hatte folgende Daten:

Länge der Mischwanne925 mm Durchmesser der Mischwanne850 mm Durchmesser der Rührschaufeln830 mm

Vorrichtungen dieser Art werden üblicherweise mit einer Drehzahl von 180 UpM betrieben. Die beobachtete Zerstörungsrate für Mikrohohlglaskugeln betrug in diesem Fall mehr als 70%.

Nach Reduktion der Drehzahl auf 120 UpM lag die Zerstörungsrate unter 30%.

Bezugszeichen: 1 zylindrisches Gefäß
2 unterer Teil von 1
3 Rührer
4 Rührwelle
5 Zahnscheibe
6 Mischwanne
7 Lagergestell
8 Mischorgan
9 Rührwelle
10 Rührschaufel

Claims

1. Verfahren zum Ansetzen von Harzmischungen mit Gehalten an Mikrohohlglaskugeln durch Mischen der Bestandteile Harz, Monomere, Initiatoren, Inhibito ren, Füll- und Zusatzstoffe außer Mikrohohlglas kugeln, sowie gegebenenfalls Aufschließen verbliebe ner Feststoff-Agglomerate in Dispergier vorrichtungen, wie Walzenstühlen, Rührwerksmühlen o.dgl. dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikrohohlglaskugeln in die erhaltene homogene Mischung unter stetigem Rühren mit verlangsamter Rührgeschwindigkeit eingetragen werden
und daß die langsame Rührbehandlung auch bei der nachfolgenden Zwischenlagerung und Dosierung bis zur endgültigen Verarbeitung zu Formmassen beibehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur SMC-Herstellung die homogene Harzmischung zusammen mit der vorgesehenen Menge an Mikrohohl glaskugeln in ein zylindrisches, unten verjüngtes Rührgefäß gegeben, in dessen verjüngtem Teil sich eine Rührscheibe mit 450-600 mm Durchmesser befindet und daß die Mischung in dieser Vorrichtung mit einer Drehzahl von 300-400 UpM gerührt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur BMC- und DMC-Herstellung die homogene Harzmischung zusammen mit der vorgesehenen Menge an Mikrohohlglaskugeln in einen Turbulenzmischer mit querliegenden Mischschaufeln mit einem Durchmesser von 800-900 mm gegeben und daß die Mischung in dieser Vorrichtung mit einer Drehzahl von 100-130 UpM vermengt wird.