DE69018349T2 - Zusammensetzung eines Vinylchloridpolymers mit verbesserten Schmelzeigenschaften. - Google Patents
Zusammensetzung eines Vinylchloridpolymers mit verbesserten Schmelzeigenschaften.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung die zur Extrusion geeignet ist.
- Vinylchlorid-Polymerzusammensetzungen sind bei der Herstellung von Formkörpern, wie als Außenverkleidung von Gebäuden, vorzugsweise als Außenverkleidungen von Wohnhäusern, Fensterrahmen und dergleichen nützlich. Die Herstellung derartiger Formkörper aus Vinylchlorid-Polymerzusammensetzungen mittels Extrusion beinhaltet das Verfahren der Umwandlung einer pulverförmigen Formulierung eines Vinylchlorid-Polymers, eines die Schlagfestigkeit verändernden Mittels und anderer Bestandteile in eine fließfähige Kunststoffmasse. Diese Umwandlung beinhaltet das Schmelzen der pulverförmigen Formulierung.
- Bekannte Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit umfassen chlorierte Polyethylene, ABS-Harze, Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid-Terpolymere und auf Acryl basierende Polymere, wie Methylmethacrylat/Butadien/Styrol-Terpolymere. Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit auf Acrylbasis sind die in der Vinylaußenverkleidungs-Industrie am häufigsten verwendeten Mittel zu Veränderung von Vinylchlorid-Polymerzusammensetzungen. Chloriertes Polyethylen ist ebenfalls ein bekanntes Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit. Die Verwendung von chloriertem Polyethylen als Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit in einer gegebenen Formulierung anstelle von Acrylharzderivaten führt jedoch zu einer längeren Schmelzzeit. In Anbetracht der Tatsache, daß chloriertes Polyethylen generell wesentlich kostengünstiger ist als Acrylharzderivate, wäre es vom ökonomischen Standpunkt wünschenswert über eine Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung zu verfügen, bei der die Verwendung eines chlorierten Polyethylens als ein Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit zu einer Verkürzung der Schmelzzeit führen würde, vergleichbar mit der Schmelzzeit von Vinylchlorid- Polymerzusammensetzungen mit Mitteln zur Veränderung der Schlagfestigkeit auf Acrylbasis.
- - Die vorliegende Erfindung betrifft eine derartige Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung mit einem chlorierten Olefin-Polymer als Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit und einer die Schmelze fördernden Menge eines oxidierten Polyethylen-Polymers mit hoher Dichte und einer Säurezahl von 5 bis 40. In einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, worin eine derartige Formulierung in einen Formkörper umgewandelt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung eine verbesserte Olefin-Polymerzusammensetzung zur Veränderung der Schlagfestigkeit zur Verwendung mit Vinylchoridpolymer- Formulierungen, wobei die Zusammensetzung eine Kombination des chlorierten Olefin-Polymers und des oxidierten Polyethylen- Homopolymers mit hoher Dichte umfaßt.
- Die Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als Grundstoff für die Herstellung von Formkörpern wie Außenverkleidungen, Fensterrahmen und dergleichen dienen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert die Gegenwart eines Vinylchlorid-Polymers, eines chlorierten Olefin-Polymers und eines oxidierten Polyethylen-Homopolymers hoher Dichte.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Vinylchlorid- Polymer, enthält zu mindestens 95 Gew.-% das polymerisierte Vinylchlorids in dem Polymermolekül, wobei der Rest mindestens ein ungesättigtes Ethylen-Comonomer ist. Das Vinylchlorid-Polymer, das in den Polymermichungen enthalten ist, kann irgendein starres oder im wesentlichen starres Vinylchlorid-Polymer sein, wie Vinylchlorid-Homopolymere und Mischpolymere von Vinylchlorid mit copolymerisierbaren Monomeren, wie Vinylestern von organischen Säuren die 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten, beispielsweise Vinylacetat, Vinylstearat und dergleichen, Vinylidenchlorid, symmetrisches Dichlorethylen, Acrylnitril, Methacrylnitril, Alkylacrylatester, bei denen die Alkylgruppe 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthält, beispielsweise Methylacrylat und Butacrylat, die entsprechenden Alkylmethacrylatester, Dialkylester zweiwertiger organischer Säuren, bei denen die Alkylgruppen 1 bis 0 Kohlenstoffatome enthalten, beispielsweise Dibutylfumarat, Diethylmaleat und dergleichen. Vorzugsweise ist das Vinylchlorid-Polymer das Homopolymer von Vinylchlorid.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendet chlorierte Olefin-Polymer ist ein Polymer, das durch Chlorierung eines Olefin-Polymers hergestellt wurde. Vorzugsweise wird das chlorierte Olefin-Polymer durch Chlorierung eines Olefin-Polymers mit im wesentlichen linearer Struktur hergestellt, wobei das Polymer ausgewählt ist unter Polyethylen und Mischpolymeren von Polyethylen und einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Comonomeren, wobei Ethylen mindestens 90 Mol-% der gesamten Monomer-Zusammensetzung ausmacht. Als Comonomere werden bevorzugt 1-Olefine verwendet. Beispiele für bevorzugte 1-Olefin-Monomere umfassen 1- Buten und 1-Octen. Geeignete chlorierte Olefin-Polymere besitzen eine massengemitteltes Molekulargewicht von mindestens etwa 50000. Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht zwischen 50000 und 2000000. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete chlorierte Olefin-Polymer beinhaltet zweckmäßig 15 bis 45 Gew.-% chemisch gebundenes Chlor. Vorzugsweise weist das chlorierte Olefin-Polymer 30 bis 40 Gew.-% chemisch gebundenes Chlor auf. Wenn das chlorierte Olefin-Polymer etwa 34 oder mehr Gew.-% Chlor enthält, dann besitzt es vorzugsweise zu weniger als 10% kristallinen Charakter. Bevorzugte Beispiele für chlorierte Polymere sind jene, die in den US-P-3,454,544, 3,819,554 und 4,767,023 gelehrt werden. Die erfindungsgemäße chlorierte Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung enthält chloriertes Olefin-Polymer in einer Menge, die ausreichend ist, um über einen Temperaturbereich von -20ºC bis 80ºC Schlagfestigkeit zu gewährleisten. Insbesondere werden mindestens 2 Gewichtsteile chloriertes Olefin-Polymer pro 100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymer verwendet. Vorzugsweise werden 2 bis 10 Gewichtsteile chloriertes Olefin-Polymer pro 100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymer verwendet, und am meisten bevorzugt 4 bis 6 Gewichtsteile.
- Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Beschleuniger zum Schmelzen ist ein oxidiertes Polyethylen-Polymer hoher Dichte, mit, einer Säurezahl von 5 bis 40, bevorzugt von 10 bis 30 und am meisten bevorzugt von 12 bis 18. Das massengemittelte Molekulargewicht des oxidierten Polyethylen-Homopolymers beträgt zweckmäßig 1000 bis 20000, bevorzugt 8000 bis 10000.
- Vorzugsweise wird ein oxidiertes Polyethylen-Homopolymer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 bis 15 mils (150 bis 380 um (Micrometer)) verwendet. Die Brookfield-Schmelzviskosität beträgt bevorzugt (4500 bis 15000) x 10&supmin;³ N sec/m² (Centipoise) bei 150ºC und mehr bevorzugt (8000 bis 9000) x 10&supmin;³ N sec/m² (Centipoise) bei 150ºC. Vorzugsweise beträgt der Schmelzpunkt 100ºC bis 150ºC, wobei Schmelzpunkte von 130ºC bis 140ºC mehr bevorzugt sind. Der Beschleuniger für das Schmelzen wird in einer Menge eingesetzt, die die Schmelzzeit der Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung auf 0,5 bis 2,0, bevorzugt auf 1 bis 1,5 Minuten senkt, wenn die Formulierung in einem Drehmoment-Rheometer bei 175ºC und 60 UPM eingesetzt wird. In einer typischen Formulierung wird das oxidierte Polyethylen in einer Menge von 0,05 bis 0,4 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymer eingesetzt, vorzugsweise von 0,05 bis 0,2 Gewichtsteile. Ganz allgemein wird, wenn Bleiverbindungen in der Formulierung enthalten sind, die Menge an verwendetem oxidiertem Polyethylen, innerhalb der vorstehenden Grenzen, aufgrund des hohen Grades externer Schmiereigenschaften derartiger Bleiverbindungen, höher sein.
- Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die ein chloriertes Olefin-Polymer und ein oxidiertes Polyethylen-Homopolymer hoher Dichte umfaßt. Typischerweise werden 1 bis 3 Gewichtsteile oxidiertes Polyethylen pro 100 Gewichtsteile chloriertes Olefin-Polymer eingesetzt, bevorzugt 1,5 bis 2,5 Gewichtsteile. Diese Zusammensetzung wird durch beispielsweise Trockenmischen des oxidierten Polyethylen mit dem chlorierten Olefin-Polymer während der Herstellung des chlorierten Olefin- Polymers, beispielsweise in einem Bandmischer, einfach hergestellt. Das oxidierte Polyethylen kann beispielsweise mit dem chlorierten Olefin-Polymer kurz vor dem Verpacken der Zusammensetzung gemischt werden.
- Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind nützlich bei der Herstellung von extrudierten Vinyl-enthaltenden Formkörpern, wie die Vinylaußenverkleidung von Wohnhäusern und Gebäuden. In derartigen Anwendungen ist es üblich andere Zusätze, wie Pigmente, Stabilisatoren, Schmiermittel, Füllmaterialien, antistatische Mittel, Trübungsmittel oder Mattierungsmittel, Antioxidantien und dergleichen einzusetzen, wie dem Fachmann wohlbekannt ist. Extrusion unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erlaubt überraschenderweise die Verwendung der gleichen Extrusions-Vorrichtungen und Bedingungen, die bei Formulierungen, die Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit auf Acrylbasis oder hauptsächlich auf Acrylbasis enthalten, verwendet werden. Somit schmilzt die erfindungsgemäße Zusammensetzung schneller als die Zusammensetzungen des Standes der Technik, die zur Veränderung der Schlagfestigkeit chlorierte Olefin-Polymere enthalten.
- Die Folgenden Zubereitungen und Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung und sind nicht dazu gedacht diese zu beschränken. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anderweitig angegeben.
- Eine extrudierbare Vinylchlorid-Polymerzusammensetzung wird durch intensives Trockenmischen der folgenden Bestandteile hergestellt: Komponente Gewichtsteile PVC-Harz K-65*¹ chlorierter Polyethylen (Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit*²) Hitzestabilisator*³ Calciumstearat Paraffinwachs (73, 9ºC) Acrylharzverfahrenshilfe*&sup4; *¹ PVC Homopolymer IV.91 Shintech 950, Shintech, Inc. *² chloriertes Polyethylen-Homopolymer, 36% Cl, Tyrin 3615, The Dow Chemical Company *³ Organozinnmercaptid, 15-17% Sn, T-137, M&T Chemicals, Inc. *&sup4; Polymethylmethacrylat, Paraloid K12ON, Rohm & Haas Co.
- Die Schmelzzeit dieses Materials ist in Tabelle 1 gezeigt.
- Das Verfahren von Zubereitung 1 wird wiederholt mit der Maßgabe, daß zusätzlich ein oxidiertes Polyethylen-Homopolymer hoher Dichte, das unter dem Handelsnamen Polyethylen AC-316A von der Allied Signal Incorporated erhältlich ist, in der Zusammensetzung verwendet wird. Die Menge des Beschleunigers für das Schmelzen und die Schmelzzeit jeder Zusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben.
- Eine Zusammensetzung wird entsprechend dem Verfahren der Zubereitung 1 hergestellt mit der Maßgabe, daß das chlorierte Polyethylen zur Veränderung der Schlagfestigkeit durch 6 Teile eines Acrylharzes zur Veränderung der Schlagfestigkeit, das von M&T Chemicals, Inc. unter dem Handelsnamen D-200 erhältlich ist, ersetzt wird. Die Schmelzzeit für diese Zusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben.
- Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, sinkt die Schmelzzeit überraschenderweise bei Verwendung des oxidierten Polyethylen-Schmelzbeschleunigers hoher Dichte. Beispiel 1 zeigt unerwarteterweise, daß die Zugabe einer sehr kleinen Menge, von 0,05 Teilen, an oxidiertem Polyethylen-Polymer hoher Dichte die Schmelzzeit der Zusammensetzung von Zubereitung 1 senkt. Die Zugabe von 0,1 Teilen des Homopolymers senkt die Schmelzzeit der Zusammensetzung auf etwa die gleiche Schmelzzeit, wie sie unter Verwendung der Zusammensetzung, die das Acrylharz-Mittel zur Veränderung der Schlagfestigkeit enthält, erhalten wird.
- Die Beispiele 3 bis 5 zeigen, daß größere Mengen an oxidiertem Polyethylen-Homopolymer hoher Dichte verwendet werden können, um ein schnelleres Schmelzen zu erzielen. Ein schnelleres Schmelzen wird beispielsweise bei größeren Mengen an Füllmaterialien oder bei schnelleren Extrusionsgeschwindigkeiten benötigt. Die vorliegende Erfindung kann daher dazu verwendet werden ökonomische Vorteile zu erzielen, wie beispielsweise durch Verwendung einer Zusammensetzung mit mehr Füllmaterial, wodurch die Kosten der extrudierbaren Zusammensetzung gesenkt werden. In ähnlicher Art und Weise können die Kosten des Verfahrens reduziert werden, indem die erfindungsgemäße Zusammensetzung schneller extrudiert wird. Tabelle I Wirkung der Konzentration des Schmelz-Beschleunigers auf die Schmelzzeit Zusammensetzung Teile OPE* Schmelzzeit (min)** Zubereitung Beispiel Vergleichsbeispiel * oxidiertes Polyethylen-Homopolymer hoher Dichte. ** die Schmelzzeit-Daten für jede Zusammensetzung werden erhalten, indem ein Haake Drehmoment-Rheometer verwendet wird, der mit 65 g Material beladen ist und der bei 60 UPM und 175ºC betrieben wird.
Claims (11)
1. Zusammensetzung die Polyvinylchlorid, eine die
Schlagfestigkeit verändernde Menge eines chlorierten, olefinischen Polymers
mit mindestens zwei Gewichtsteilen an chloriertem olefinischem
Polymer pro 100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymer, wobei das
chlorierte olefinische Polymer einen Chloranteil von 15 bis 45
Gew.-% aufweist, und eine die Schmelze fördernde Menge eines
oxidierten Polyethylen-Homopolymers hoher Dichte von 0,05 bis 0,4
Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Polymer umfaßt,
wobei das oxidierte Homopolymer eine Säurezahl von 5 bis 40
aufweist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das oxidierte
Homopolymer ein massengemitteltes Molekulargewicht von 1000 bis 20000,
eine Brookfield Schmelzviskosität von (4500 bis 15000) x 10&supmin;³
N sec/m² (cps) bei einer Temperatur von 150ºC, eine
durchschnittliche Teilchengröße von 150 bis 380 um (Micrometer) und einen
Schmelzpunkt von 100 bis 150ºC aufweist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Menge des
oxidierten Homopolymers 0,05 bis 0,15 Gewichtsteile des
Polyvinylchlorids beträgt.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin das
oxidierte Homopolymer eine Säurezahl von 10 bis 30 besitzt und 1,5
bis 2,5 Teile oxidiertes Polyethylen pro 100 Gewichtsteile des
chlorierten olefinischen Polymers umfaßt.
5. Erzeugter Gegenstand, der aus der Zusammensetzung von
Anspruch 1 hergestellt wurde.
6. Zusammensetzung, die ein chloriertes olefinisches Polymer mit
einem Chlorgehalt von 15 bis 45 % und 1 bis 3 Teile pro 100 Teile
des chlorierten olefinischen Polymers ein oxidierten Polyethylen
Homopolymer hoher Dichte mit einer Säurezahl von 5 bis 40 umfaßt.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, die 1,5 bis 2,5 Teile
oxidiertes Homopolymer mit einer Säurezahl von 10 bis 30 umfaßt.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, worin das chlorierte
olefinische Polymer chloriertes Polyethylen mit einem Chlorgehalt
von 30 bis 40 Prozent ist.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 6, 7 oder 8, worin das oxidierte
Homopolymer ein massengemitteltes Molekulargewicht von 1000 bis
20000, eine Brookfield Schmelzviskosität von (4500 bis
15000) x 10&supmin;³ N sec/m² (cps) bei einer Temperatur von 150ºC, eine
durchschnittliche Teilchengröße von 150 bis 380 um (Mikrometer)
und einen Schmelzpunkt von 100 bis 150ºC aufweist.
10. Verfahren zur Verbesserung des Schmelzens einer
Zusammensetzung, die Polyvinylchlorid und eine die Schlagfestigkeit
verändernde Menge eines chlorierten, olefinischen Polymers mit
mindestens zwei Gewichtsteilen an chloriertem olefinischem Polymer
pro 100 Gewichtsteile des Vinylchlorid-Polymers umfaßt, wobei das
chlorierte olefinische Polymer einen Chlorgehalt von 15 bis 45 %
aufweist, dadurch gekennzeichnet daß 0,05 bis 0,4 Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid eines oxidierten
Polyethylen-Polymers hoher Dichte mit einer Säurezahl von 5 bis 40 mit
dem Polyvinylchlorid und dem chlorierten olefinischen Polymer
gemischt werden, wobei der Zusammensetzung eine Schmelzzeit von
0,5 bis 2 Minuten, bei Messung in einem Haake Drehmoment-Rheometer
mit einer Beladung von 65 g Material, bei 60 UPM und 175ºC,
verliehen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die Schmelzzeit 1 bis 1,5
Minuten beträgt.
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