DE3943157A1 - Verfahren zur herstellung von pigmentierten, haertbaren polyesterformmassen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von pigmentierten, haertbaren polyesterformmassen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pigmentierten, härtbaren Polyesterformmassen, die einen ungesättigten Polyester, copoly­ merisierbare Monomere, ein thermoplastisches Polymeres, sowie ein Farb­ pigment enthalten.
Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 39 31 998.9 ist ein Verfahren zur Herstellung von schwarz eingefärbten, härtbaren Polyesterformmassen, die einen ungesättigten Polyester, copolymerisierbare Monomere, ein thermoplastisches Polymeres und Ruß als Schwarzpigment enthalten. Dabei wird der Ruß in einer Schmelze des thermoplastischen Polymeren mit Hilfe eines Extruders dispergiert.
Es wurde nun gefunden, daß dieses Verfahren ganz allgemein auch mit anderen Farbpigmenten durchführbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von pigmentierten, härtbaren Formmassen durch Vermischen von
  • A) 100 Gew.-Teilen eines ungesättigten Polyesters,
  • B) 30 bis 150 Gew.-Teilen eines mit A copolymerisierbaren Monomeren,
  • C) 1 bis 100 Gew.-Teilen eines thermoplastischen Polymeren,
  • D) 0,1 bis 15 Gew.-Teilen eines Farbpigments,
sowie ggf. weiteren üblichen Zusatzstoffen, wobei das Pigment in min­ destens einem Teil des thermoplastischen Polymeren C mit Hilfe eines Extruders bei Temperaturen im Bereich des Schmelzpunktes des Thermoplasten dispergiert wurde.
Zu den Komponenten ist folgendes zu sagen:
  • A) Als ungesättigte Polyester A eignen sich die üblichen Kondensations­ produkte aus mehrwertigen, insbesondere zweiwertigen Carbonsäuren und deren veresterbaren Derivaten, insbesondere deren Anhydriden, die mit mehrwertigen, insbesondere zweiwertigen Alkoholen esterartig verknüpft sind, und gegebenenfalls zusätzlich Reste einwertiger Carbonsäuren oder einwertiger Alkohole enthalten, wobei zumindest ein Teil der Einsatzstoffe über ethylenisch ungesättigte, copolymerisationsfähige Gruppen verfügen muß.
  • Als Alkoholkomponenten eignen sich z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol- 1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Hexantriol-1,2,6, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Diproyplenglykol, Cyclohexandiol-1,2, hydriertes Bisphenol A, Cyclo­ hexandimethanol, ethoxyliertes Bisphenol A sowie Dihydroxymethyltri­ cyclodecan, Trimethylolpropan, Glycerin und Pentaerythrit.
  • Geeignete Carbonsäuren bzw. deren Derivate sind zweibasische olefi­ nisch ungesättigte Carbonsäuren, wie z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, Chlormaleinsäure, Itakonsäure, Citraconsäure, Methylenglutarsäure und Mesaconsäure bzw. deren Ester oder vorzugsweise deren Anhydride. In die Polyester können andere modifizierend wirkende zweibasische, unge­ sättigte und/oder gesättigte, sowie aromatische Carbonsäuren eingebaut werden, z. B. Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, o-Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure und Endomethylentetrahydrophthalsäure.
  • B) Als copolymerisierbare, ethylenisch ungesättigte monomere Verbindungen kommen die üblicherweise zum Herstellen ungesättigter Polyesterform­ massen verwendeten Allyl- und vorzugsweise Vinylverbindungen in Frage. Vinylaromaten, wie Styrol, substituierte Styrole, wie p-Chlorstyrol oder Vinyltoluol, Ester der Acrylsäure und Methacrylsäure mit 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkoholen, wie Methacrylsäuremethyl­ ester, Acrylsäurebutylester, Ethylhexylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Dihydrodicyclopentadienylacrylat, Butandioldiacrylat und (Meth)acryl­ säureamide, Allylester, wie Diallylphthalat, und Vinylester wie Ethylhexansäurevinylester, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylpivalat und andere. Desgleichen eignen sich Gemische der genannten olefinisch ungesättigten Monomeren. Bevorzugt geeignet als Komponente B sind Styrol, p-Methylstyrol, Chlorstyrol, Vinyltoluol, Divinylbenzol und Diallylphthalat. Die Komponente B ist in der Formmasse in Mengen von 30 bis 150, vorzugsweise von 70 bis 120 Gew.-%, bezogen auf A, enthalten.
  • C) Die thermoplastische polymere Verbindung C besitzt zwei Funktionen. Erstens wirkt sie bei der Härtung des SMC oder BMC schrumpfmindernd und verbessert dadurch die Oberflächenqualität des Formteils. Zweitens bringt sie das Pigment Ruß in einer derart geeigneten Form in die Masse ein, daß nach der Härtung ein homogen eingefärbtes Formteil erhalten wird.
  • Als thermoplastisches Polymer kommen z. B. Polystyrol, schlagfest modi­ fiziertes Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylacetat, Ethylen­ vinylacetatcopolymer und entsprechende Copolymere und Pfropfcopolymere in Frage. Es eignen sich auch gesättigte Polyester und thermoplasti­ sche Polyurethane. Ebenfalls geeignet sind kautschukartige Blockco­ polymere, insbesondere solche aus 40 bis 95 Gew.-% eines Diolefins, z. B. Butadien, Isopren oder Chloropren, und 60 bis 65 Gew.-% eines Vinylaromaten, z. B. Styrol oder p-Methylstyrol.
  • Die Komponente C ist in der Formmasse in Mengen von 1 bis 100, vor­ zugsweise 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf A, enthalten.
  • D) Als Farbpigment kommen die üblichen Pigmente in Frage, z. B. als organische Pigmente Heliogenblau® (Phthalocyaninblau)
    Paliogenrot® (Perylenrot)
    Styrolgelb® (Pyrazolongelb)
    Neozapenrot® (Chrom-azo-Komplex)
    Paliotolgelb® (Isochinolingelb)
    Thermoplastrot® (Anthrachinonrot)als anorganische Pigmente Titandioxid, Eisen(III)oxid, Pinkrot, Chrom(III)-oxid, Cobaltblau, Ultramarin.
  • Zweckmäßigerweise werden solche Pigmente eingesetzt, die unter den Bedingungen der radikalischen Polymerisation nicht zerstört oder geschädigt werden.
  • Die Komponente D ist in der Formmasse in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf A, enthalten. Bei anorganischen Pigmenten sind 2 bis 10 Gew.-%, bei organischen Pigmenten 0,2 bis 2 Gew.-% bevorzugt.
Als weitere übliche Zusatzstoffe sind Verstärkungsfasern, Füllstoffe, Inhibitoren, Initiatoren und Eindickmittel zu nennen.
Als Verstärkungsfasern kommen in Frage anorganische und organische Fasern als Rovings oder flächige, gegebenenfalls daraus gewebte Gebilde, wie Matten, z. B. aus Glas, Kohlenstoff, Asbest, Cellulose und synthetische organische Fasern, wie Polyethylen, Polycarbonsäureester, Polycarbonate und Polyamide. Sie sind in der Formmasse vorzugsweise in Mengen von 50 bis 150 Gew.-%, bezogen auf A+B+C, enthalten.
Geeignete Füllstoffe sind z. B. übliche feinpulverige oder körnige anorga­ nische Füllstoffe, wie Kreide, Kaolin, Quarzmehl, Dolomit, Schwerspat, Metallpulver, Aluminiumoxidhydrat, Zement, Talkum, Kieselgur, Holzmehl, Holzspäne und dergleichen. Sie sind in der Formmasse vorzugsweise in Mengen von 30 bis 300 Gew.-%, bezogen auf A+B+C enthalten.
Als Inhibitoren kommen phenolische Verbindungen, wie Hydrochinon, substi­ tuierte Hydrochinone, Brenzkatechin, tert.-Butylbrenzkatechin, kernsubsti­ tuierte Brenzkatechine, Chinone, wie Benzochinon, Naphthochinon, Chlor­ anil, Nitrobenzole, wie m-Dinitrobenzol, Thiodiphenylamin, N-Nitrosover­ bindungen,wie N-Nitrosodiphenylamin und Salze von N-Nitroso-N-cyclohexyl­ hydroxylamin sowie deren Gemische in Frage. Als zusätzliche Stabilisatoren eignen sich auch Salze des zweiwertigen Kupfers, beispielsweise Kupfer­ naphthenat oder -oktoat und quarternäre Ammoniumsalze. Die Inhibitoren sind in der Formmasse vorzugsweise in Mengen von 0,005 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf A+B+C, enthalten.
Als Polymerisationsinitiatoren werden übliche, in der Wärme Radikale bildende organische Peroxide eingesetzt. Geeignete Initiatoren sind z. B.: Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoktoat, tert.-Butylperbenzoat, Diamylper­ oxid, Di-tert.-Dibutyl-peroxid und Perketale, wie z. B. Trimethylcyclo­ hexanonperketal, sowie Percarbonate. Auch CC-labile Verbindungen und Azo­ verbindungen sind geeignet. Die Initiatoren sind in der Formmasse vorzugs­ weise in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf A+B+C, enthalten.
Als Eindickmittel werden Oxide oder Hydroxide des Lithiums, Magnesiums oder Calciums, Aluminiums oder Titans eingesetzt. Bevorzugt ist Magnesium­ oxid. Die Eindickmittel sind in der Formmasse vorzugsweise in Mengen von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf A+B+C, enthalten.
Als weitere übliche Zusatzstoffe kommen in Frage:
  • - Gleitmittel, wie Zink-, Magnesium- und Calciumstearat sowie Poly­ alkylenetherwachse,
  • - Paraffine zur Verminderung der Monomerenverdunstung und zur Ausbildung einer klebfreien Oberfläche.
  • - Härtungsbeschleuniger, z. B. Oktoate oder Naphthenate von Kupfer, Blei, Calcium, Magnesium, Cer und insbesondere von Mangan und Kobalt; ferner aromatische Amine, wie Dimethylanilin und Diethylanilin.
  • - Eindickungsbeschleuniger, z. B. Ammoniumchloride, Phosphoniumchloride, Sulfoniumhalogenide, Wasser, Polyole oder Propandiol-1,2.
Zum Einarbeiten der Pigmente werden diese in dem thermoplastischen Poly­ meren C bei Temperaturen im Bereich des Schmelzpunktes des Thermoplasten, vorzugsweise etwas oberhalb davon, dispergiert. Dies wird erfindungsgemäß auf einen Extruder, vorzugsweise einem Doppelschneckenextruder mit hoher Scherwirkung durchgeführt. Das Dispergieren dauert im allgemeinen höchstens 5 min, vorzugsweise beträgt die Einarbeitungszeit 2 bis 4 min. Die Konzentration des Pigmentes im Gemisch beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%. Es ist zweckmäßig, das Pigment nur in einem Teil des Poly­ meren C, z. B. in 10 bis 50% der Gesamtmenge an C, zu dispergieren und den Rest dann später separat zuzumischen. Dabei ist es auch möglich, zwei verschiedene Polymere C einzusetzen.
Die Polymer/Pigment-Vormischung wird dann nach üblichen Methoden mit den anderen Komponenten des Polyesterharzes vermischt. Dabei ist es zweck­ mäßig, die Vormischung in dem Monomeren B zu lösen. Dabei findet über­ raschenderweise keine Separation des Pigmentes statt. Die Komponenten werden auf üblichen Mischaggregaten, z. B. in einem Rühwerk vermischt; mit der erhaltenen flüssigen Mischung werden dann Glasfasern getränkt. Die erhaltenen Prepregs werden dann gegebenenfalls eingedickt und schließlich nach üblichen Methoden zu Formteilen ausgehärtet.
Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1 A. Herstellung des ungesättigten Polyesterharzes
98 Teile Maleinsäureanhydrid, 61 Teile Propylenglykol und 44 Teile Di­ propylenglykol werden unter Rühren und Darüberleiten von Stickstoff inner­ halb von 2 Stunden auf 200°C erhitzt. Die Kondensation wird bis Säurezahl 30 fortgesetzt. 170 Teile des so erhaltenen ungesättigten Polyesters werden nach Zugabe von 0,026 Teilen Hydrochinon bei Temperaturen unter 120°C in 92 Teilen Styrol gelöst.
B. Gelbgefärbte Polymerkomponente
Ein Standardpolystyrol und Styrolgelb G der BASF werden im Verhältnis 4 : 1 kontinuierlich in einem Doppelschneckenextruder innerhalb von 3 min bei etwa 100°C gemischt und anschließend granuliert. 100 Teile dieses so erhaltenen gelben Polystyrols werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 203 Teilen Styrol gelöst.
C. Ungefärbte Polymerkomponente
100 Teile schlagfestes Polystyrol (Standardqualität, d50-Wert: 2 bis 3 µm, Viskositätsmittel der Hartmatrix = 175 kg/mol) werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 203 Teilen Styrol gelöst.
D. Herstellung der Formmassen
Mit einem schnellaufenden Rührwerk (ca. 1000 min-1) werden folgende Mischungen hergestellt:
Auf einer Prepreganlage werden geschnittene Glasrovings (1 = 2,5 cm) mit den Mischungen zwischen Polyethylenfolien getränkt (Glasgehalt des SMCs: 30%). Nach einer Reifezeit von 1 Woche werden die Abdeckfolien abgezogen und die imprägnierten Matten in einem Stahlwerkzeug (Größe ca. 45×50 cm) zu Formteilen verpreßt (60 bar, 145°C, 3 min).
Formteile aus Mischung I sind homogen gelb eingefärbt, während Formteile aus Mischung II deutliche Inhomogenitäten in der Einfärbung und eine geringere Farbtiefe aufweisen.
Beispiel 2 A. Herstellung des ungesättigten Polyesterharzes
98 Teile Maleinsäureanhydrid, 61 Teile Propylenglykol und 44 Teile Di­ propylenglykol werden unter Rühren und Darüberleiten von Stickstoff inner­ halb von 2 Stunden auf 200°C erhitzt. Die Kondensation wird bis Säurezahl 30 fortgesetzt. 170 Teile des so erhaltenen ungesättigten Polyesters werden nach Zugabe von 0,026 Teilen Hydrochinon bei Temperaturen unter 120°C in 92 Teilen Styrol gelöst.
B. Blaugefärbte Polymerkomponente
Ein Standardpolystyrol und Heliogenblau der BASF werden im Verhältnis 9 : 1 kontinuierlich in einem Doppelschneckenextruder innerhalb von 3 min bei etwa 100°C gemischt und anschließend granuliert. 100 Teile dieses so erhaltenen blauen Polystyrols werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 203 Teilen Styrol gelöst.
C. Ungefärbte Polymerkomponente
100 Teile schlagfestes Polystyrol (Standardqualität, d50-Wert: 2 bis 3 µm, Viskositätsmittel der Hartmatrix = 175 kg/mol) werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 203 Teilen Styrol gelöst.
D. Herstellung der Formmassen
Mit einem schnellaufenden Rührwerk (ca. 1000 min-1) werden folgende Mischungen hergestellt:
Auf einer Prepreganlage werden geschnittene Glasrovings (l = 2,5 cm) mit den Mischungen zwischen Polyethylenfolien getränkt (Glasgehalt des SMCs: 30%). Nach einer Reifezeit von 1 Woche werden die Abdeckfolien abgezogen und die imprägnierten Matten in einem Stahlwerkzeug (Größe ca. 45×50 cm) zu Formteilen verpreßt (60 bar, 145°C, 3 min).
Formteile aus Mischung I sind homogen blau eingefärbt, während Formteile aus Mischung II deutliche Inhomogenitäten in der Einfärbung und eine geringere Farbtiefe aufweisen.
Beispiel 3 A. Herstellung des ungesättigten Polyesterharzes
98 Teile Maleinsäureanhydrid, 105 Teile Propylenglykol werden unter Rühren und Darüberleiten von Stickstoff innerhalb von 2 Stunden auf 200°C erhitzt. Die Kondensation wird bis Säurezahl 30 fortgesetzt. 170 Teile des so erhaltenen ungesättigten Polyesters werden nach Zugabe von 0,026 Teilen Hydrochinon bei Temperaturen unter 120°C in 92 Teilen Styrol gelöst.
B. Rotgefärbte Polymerkomponente
Ein säuremodifiziertes Polymethylmethacrylat (Säurezahl 6, Schmelzpunkt ca. 100°C) und Paliogenrot der BASF werden im Verhältnis 9 : 1 kontinuierlich in einem Doppelschneckenextruder innerhalb von 3 min bei etwa 120°C gemischt und anschließend granuliert. 100 Teile dieses so erhaltenen roten Polymethylmethacrylats werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 150 Teilen Styrol gelöst.
C. Ungefärbte Polymerkomponente
100 Teile Polymethylmethacrylat (säuremodifiziert. Säurezahl 6, Schmelzpunkt ca. 100°C) werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 150 Teilen Styrol gelöst.
D. Herstellung der Formmassen
Mit einem schnellaufenden Rührwerk (ca. 1000 min-1) werden folgende Mischungen hergestellt:
Auf einer Prepreganlage werden geschnittene Glasrovings (l = 2,5 cm) mit den Mischungen zwischen Polyethylenfolien getränkt (Glasgehalt des SMCs: 30%). Nach einer Reifezeit von 1 Woche werden die Abdeckfolien abgezogen und die imprägnierten Matten in einem Stahlwerkzeug (Größe ca. 45×50 cm) zu Formteilen verpreßt (60 bar, 145°C, 3 min).
Formteile aus Mischung I sind homogen rot eingefärbt, während Formteile aus Mischung II deutliche Inhomogenitäten in der Einfärbung und eine geringere Farbtiefe aufweisen.
Beispiel 4 A. Herstellung des ungesättigten Polyesterharzes
98 Teile Maleinsäureanhydrid, 105 Teile Propylenglykol werden unter Rühren und Darüberleiten von Stickstoff innerhalb von 2 Stunden auf 200°C erhitzt. Die Kondensation wird bis Säurezahl 30 fortgesetzt. 170 Teile des so erhaltenen ungesättigten Polyesters werden nach Zugabe von 0,026 Teilen Hydrochinon bei Temperaturen unter 120°C in 92 Teilen Styrol gelöst.
B. Blaugefärbte Polymerkomponente
Ein Polyvinylacetat (säuremodifziert. Säurezahl 7 bis 8, Schmelzpunkt 90 bis 110°C) und Heliogenblau der BASF werden im Verhältnis 20 : 1 kontinuierlich in einem Doppelschneckenextruder innerhalb von 3 min bei etwa 130°C gemischt und anschließend granuliert. 100 Teile dieses so erhaltenen blauen Polyvinylacetat werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 143 Teilen Styrol gelöst.
C. Ungefärbte Polymerkomponente
100 Teile Polyvinylacetat (säuremodifiziert. Säurezahl 7 bis 8, Schmelzpunkt 90 bis 110°C) werden nach Zugabe von 0,03 Teilen p-Benzochinon in 143 Teilen Styrol gelöst.
D. Herstellung der Formmassen
Mit einem schnellaufenden Rührwerk (ca. 1000 min-1) werden folgende Mischungen hergestellt:
Auf einer Prepreganlage werden geschnittene Glasrovings (l = 2,5 cm) mit den Mischungen zwischen Polyethylenfolien getränkt (Glasgehalt des SMCs: 30%). Nach einer Reifezeit von 1 Woche werden die Abdeckfolien abgezogen und die imprägnierten Matten in einem Stahlwerkzeug (Größe ca. 45×50 cm) zu Formteilen verpreßt (60 bar, 145°C, 3 min).
Formteile aus Mischung I sind homogen blau eingefärbt, während Formteile aus Mischung II deutliche Inhomogenitäten in der Einfärbung und eine geringere Farbtiefe aufweisen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von pigmentierten, härtbaren Formmassen durch Vermischen von
  • A) 100 Gew.-Teilen eines ungesättigten Polyesters,
  • B) 30 bis 150 Gew.-Teilen eines mit A copolymerisierbaren Monomeren,
  • C) 1 bis 100 Gew.-Teilen eines thermoplastischen Polymeren,
  • D) 0,1 bis 15 Gew.-Teilen eines Farbpigments,
sowie ggf. weiteren üblichen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment in mindestens einem Teil des thermoplastischen Polymeren C mit Hilfe eines Extruders bei Tempera­ turen im Bereich des Schmelzpunktes des Thermoplasten dispergiert wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispergier­ vorgang höchstens 5 min lang dauert.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0419977A2 (de) * 1989-09-26 1991-04-03 BASF Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von pigmentierten, härtbaren Polyesterformmassen
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