DE3742232A1

DE3742232A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffgegenstaenden aus aethylenvinylacetat

Info

Publication number: DE3742232A1
Application number: DE19873742232
Authority: DE
Inventors: Ingmar Schwicker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-12
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3742232C2; WO1989005328A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffgegenständen aus Athylenvinylacetat beziehungs weise zur Herstellung eines Zwischenproduktes zur Weiterver arbeitung zu solchen Gegenständen.

Viele Gegenstände sind aus Polyvinylchlorid (PVC) herge stellt. Der Vorteil des thermoplastischen PVC besteht in seinen relativ geringen Kosten und seiner leichten Verar beitbarkeit. Ein Nachteil des PVC besteht jedoch darin, daß aus ihm unter Hitzeeinwirkung, zum Beispiel bei Bränden, Chlorwasserstoff abgespalten wird, welches ein aggressives Gas ist, das für Lebewesen schädlich ist und auf viele Mate rialien stark korrodierend wirkt. Ab etwa 180 Grad zersetzt sich PVC und setzt Chlorwasserstoff frei. Außerdem führt es bei Hitzeeinwirkung zu einer starken Rauchentwicklung, die bei Bränden eine unerwünschte Sichtbehinderung bewirkt.

Aus diesem Grunde wird für viele aus Kunststoff bestehende Gegenstände zunehmend verlangt, daß ein halogenfreier Kunst stoff verwendet wird. Als Beispiele solcher Kunststoffgegen stände können Schläuche für Flüssigkeiten, Isolationen elek trischer Leiter, Mäntel für elektrische Kabel und Baumate rialien, wie beispielsweise Platten oder Profile, genannt werden.

Es ist bekannt, PVC unter anderem durch Athylenvinylacetat zu ersetzen, bei dem es sich um einen vernetzbaren Kunst stoff handelt. Die Vernetzung (Aushärtung) dieses Kunststof fes erfolgt nach der Formgebung des Gegenstandes, beispiels weise in Formen oder durch Strangpressen, durch Strahlungs vernetzung oder peroxydische Vernetzung. Nachteilig an die sem Verfahren ist das Erfordernis einer zusätzlichen Vernet zungseinrichtung neben der eigentlichen formgebenden Anlage.

Ein weiteres bekannten Verfahren, bei dem die Vernetzung während der Formgebung erfolgt, ist insofern nachteilig als bei hohen Temperaturen gearbeitet werden muß und die Steue rung des Prozesses schwierig ist, da die Vernetzung außeror dentlich plötzlich eintreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung eines Zwischenproduktes für die Herstellung von Gegenständen aus Athylenvinylacetat sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gegenstände selbst zu entwickeln, welche ge genüber den bekannten Verfahren einfacher und billiger sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Ober begriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungs gemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen 2 bis 7 genannt.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgegenstandes aus dem vorgenannten Verfahren ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 8 ge kennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen 9 und 10 genannt.

Gemäß der Erfindung wird das Äthylenvinylacetat vor seiner Überführung in die Form des gewünschten Gegenstandes fertig vernetzt und erst danach in die Form des gewünschten Gegen standes weiter verarbeitet. Zweckmäßigerweise wird das ver netzte Material vor seiner Weiterverarbeitung in Gegenstän den granuliert oder in anderer Weise zerkleinert. Das Granu lat stellt ein Zwischenprodukt für die weitere Verarbeitung zu einem fertigen Kunststoffgegenstand dar. Es kann bei der späteren Weiterverarbeitung unter verhältnismäßig geringer Erwärmung in die Form des gewünschten Gegenstandes überge führt werden, was beispielsweise in Formen, Spritzgußanlagen oder Strangpreßanlagen geschehen kann.

Der Vernetzungsgrad des im Ausgangsprodukt enthaltenen Athy lenvinylacetats beträgt etwa 70 bis 95, vorzugsweise etwa 80 bis 90, Prozent.

Der Grad der in dem Vorverfahren zur Gewinnung des Zwischen produktes herbeigeführten Vernetzung wird mit Rücksicht auf die Materialanforderungen an den fertigen Gegenstand ge wählt, wie beispielsweise Zugfestigkeit, Reißfestigkeit, Ab rieb, Dehnung oder elektrische Leitfähigkeit. Der Vernet zungsgrad wird so gesteuert, daß einerseits eine für die ge wünschten Eigenschaften des Endprodukts erforderliche aus reichende Vernetzung vorliegt, andererseits das Zwischenpro dukt aber noch ausreichend thermoplastische Eigenschaften hat, um eine leichte Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Das vernetzte Material hat noch eine für die nachfolgende Ver formung zum fertigen Gegenstand ausreichend Viskosität (Moo ney-Viskosität).

Das Ausgangsmaterial für das Verfahren gemäß der Erfindung enthält als Hauptkomponente Äthylenvinylacetat in elastome rer Form mit einem Acetatgehalt von etwa 40 und 60 Gewichts prozent, vorzugsweise 46 bis 54 Gewichtsprozent. Dem Athy lenvinylacetat werden als Vernetzungsmittel Peroxyde, ein schließlich Beschleuniger, beigegeben sowie in relativ ge ringer Menge eine Reihe weiterer üblicher Zugaben, wie bei spielsweise Alterungsschutzmittel, Hydrolysenschutzmittel, Gleitmittel, Aktivierungsmittel, Antihaftmittel, farbgebende Mittel und/oder Rauchgas unterdrückende Mittel. Ferner kön nen in üblicher Weise Füllstoffe, insbesondere flammhemmende Füllstoffe, beigegeben werden. In dem Ausgangsmaterial ist das Athylenvinylacetat die einzige zu vernetzende Kunst stoffkomponente. Bei allen anderen Komponenten handelt es sich um Hilfsmittel.

Das Athylenvinylacetat wird mit den beigefügten Komponenten zunächst vermischt, zum Beispiel durch Kneten oder Walzen, wobei darauf zu achten ist, daß bei diesem Misch- oder Knet vorgang die Temperatur unterhalb der Vernetzungstemperatur bleibt. Anschließend wird das gemischte Material zur Ver netzung in einen Autoclaven (Vulkanisationsofen) gebracht und in einer Wassersattdampfatmosphäre unter einem Druck von 3,5 bis 7, zweckmäßigerweise 3,5 bis 6, vorzugsweise 3,9 bis 4,5, bar während einer Dauer von etwa 10 bis 30, zweckmäßi gerweise 15 bis 25, vorzugsweise etwa 20, Minuten behandelt. Anschließend wird das vernetzte Material zweckmäßigerweise granuliert.

Das Vermischen und das Vernetzen können auch in ein- und demselben Gefäß, zum Beispiel einem druckfest verschließba ren Innenkneter, zeitlich nacheinander erfolgen.

Bei der späteren Verarbeitung des vorzugsweise granulatför migen vernetzten Vorproduktes findet eine weitere Vernetzung nicht statt. Die Temperatur kann daher relativ niedrig ge wählt werden. Sie beträgt beim Strangpressen etwa 90 Grad in der sogenannten Plastizierzone und etwa 100 bis 120 Grad Celsius in der Ausstoßzone der Extrusionsvorrichtung.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Beispiel 1

Folgende Ausgangsstoffe werden in einem Innenkneter vermischt:

100 Teile elastomeres Äthylenvinylacetat 50prozentig
2 Teile Silikon (R 420/50)
3 Teile Polycarbodiimid (Rhenogran P 50)
2 Teile tris (Methoxy-Ethoxy) Vinyl-Silan (Silanogran V)
170 Teile Aluminiumoxihydrat (Apyral B 120)
1 Teil Zinkstearat
1 Teil Octadecylamin (Armen 18 D)
1 Teil Diphenylaminderivat (Vulkanox DDA)
10 Teile Zinkborat
20 Teile Magnesiumcarbonat
4 Teile Carnaubawachs (Lunacera C 44)
6 Teile paraffinisches Mineralöl (Ingraplast SRL)
0,7 Teile Triallylcyanurat (an SiO₂) (Rhenofit TAC/S)
6 Teile 1,3 bis (Tertiärbutylperoxi-Isopropyl)-Benzol (Perkadox 14/40)
x Teile Farbkomponenten

Bei dem Vermischen wird darauf geachtet, daß die durch die Knetarbeit erzeugte Erwärmung des Materials nicht über 130 Grad Celsius steigt. Um eine gute Homogenität des Gemisches zu erzielen, empfielt es sich das Füllmaterial und gewisse Zuschlagstoffe portionsweise zuzugeben. Danach wird in das gleiche Gefäß Wasserdampf mit einem Druck von etwa 4 bar eingeleitet. Diesem Druck entspricht eine Temperatur von etwa 151 Grad Celsius. Diesen Bedingungen wird der Inhalt des Gefäßes etwa 20 Minuten lang ausgesetzt. Zu dieser ei gentlichen Einwirkzeit ist noch die Zeitspanne (etwa 5 Minu ten) zu rechnen, in welcher der genannte Druck aufgebaut wird. Zweckmäßigerweise wird das Material hierbei durch die vorhandene Kneteinrichtung leicht bewegt. Anschließend wird das Material dem Gefäß entnommen und nach Abkühlung auf Raumtemperatur granuliert.

Beispiel 2

In diesem Falle werden die gleichen Ausgangsstoffe wie im Beispiel 1 zunächst in einem offenen Kneter vermengt, wobei wieder darauf zu achten ist, daß die durch die Knetarbeit erzeugte Erwärmung des Materials 130 Grad nicht übersteigt. Danach wird das Material in Streifen mit einer Höhe von etwa 15 mm gewalzt und, nach Abkühlung auf Raumtemperatur, in einen Autoclaven eingebracht. Hier wird das Material in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei jedoch eine Bewegung des Materials nicht vorgenommen wird. An schließend wird das Material dem Gefäß entnommen und nach Abkühlung auf Raumtemperatur granuliert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenproduktes zur Weiterverarbeitung in Gegenstände aus Äthylenvinylacetat, dadurch gekennzeichnet, daß elastomeres Athylenvinylacetat vor seiner Verarbeitung in die Form eines Gegenstandes unter Beimengung von Peroxydmaterial als Vernetzungsmittel und weiteren üblichen Beigaben ab schließend bis zu einem bestimmten, von den gewünschten Ei genschaften des herzustellenden Gegenstandes abhängigen Grad vernetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Vernetzungsgrad des Athylenvi nylacetats 70 bis 95, vorzugsweise 80 bis 90, insbesondere etwa 85, Prozent beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß Athylenvinylacetat in elastome rer Form mit einem Acetatgehalt von etwa 40 bis 60, vorzugs weise 46 bis 54, insbesondere etwa 50, Gewichtsprozent Ace tat mit peroxydischen Vernetzungsmitteln und üblichen Beiga ben bei Temperaturen unterhalb der Vernetzungstemperatur ge mischt wird, daß die Mischung dann in einem Autoclaven oder Kneter in einer Wassersattdampfatmosphäre einem erhöhten Druck und einer erhöhter Temperatur solange ausgesetzt wird, bis ein Vernetzungsgrad des Athylenvinylacetats von 70 bis 95, vorzugsweise 80 bis 90, insbesondere etwa 85, Prozent erreicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vernetzung unter einem Druck von 3,5 bis 7, zweckmäßigerweise 3,5 bis 6, vorzugsweise 3,9 bis 4,5 bar, und der bei Sattdampfatmosphäre zu den genannten Drücken gehörenden Temperatur während einer Dauer von etwa 10 bis 30, zweckmäßigerweise 15 bis 25, vorzugsweise etwa 20 Minuten erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Beimen gungen, die dem Athylenvinylacetat und dem Vernetzungsmit tel, einschließlich Beschleuniger, zugegeben werden, in Be tracht kommen: Alterungsschutzmittel, Hydrolysenschutzmit tel, Gleitmittel, Aktivierungsmittel, Füllstoffe, insbeson dere flammhemmende Füllstoffe, Antihaftmittel, farbgebende Mittel und/oder Rauchgas unterdrückende Mittel.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Vernetzungsmittels 3,5 bis 7, vorzugsweise 5,5 bis 6,2 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Athylenvinylacetat be trägt und vorzugsweise aus 1,3 bis (Tertiärbutylperoxi-Iso propyl)-Benzol besteht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mate rial nach abgeschlossener Vernetzung zerkleinert wird, bei spielsweise durch Granulieren, Schnitzeln oder Pulverisie ren.

8. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus dem nach einem der vorhergehenden Ansprüche gewonnenen Zwischenpro dukt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt unter Anwendung von Druck und Erwärmung, beispielsweise durch Extrusion, Spritzguß, Formpressen oder Kalandrieren, in die Form des gewünschten Gegenstandes ge preßt wird, wobei die Verarbeitungstemperatur unterhalb der Vernetzungstemperatur liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die maximale Verarbeitungstemperatur zwischen 90 und 135°C, vorzugsweise zwischen 95 und 105°C, insbesondere bei etwa 100°C, liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zwischenprodukt durch Strangpressen zu Schläuchen oder Schutzmänteln für elektri sche Kabel verarbeitet wird.