DE69319074T2 - Nukleirungsmittel für Schaumformkörper aus Thermoplaste - Google Patents

Nukleirungsmittel für Schaumformkörper aus Thermoplaste

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Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft eine thermoplastischen Strukturschaum, insbesondere die Verwendung eines Polytetrafluoreethylenharzes als Nukleierungsmittel für schäumbare thermoplastische Harze, Schaumspritzverfahren unter deren Verwendung sowie thermoplastische Harzzusammensetzungen, die bei dem Verfahren brauchbar sind.
  • Die Herstellung von Strukturschaumgegenständen aus thermoplastischem, aromatischem Polycarbonat durch Spritzgießverfahren unter Verwendung eines Inertgases, wie z. B. Stickstoff, eines chemischen Treibmittels oder von deren Gemischen ist gut bekannt. Derartige Verfahren benutzten typischerweise ein thermoplastisches Harz, das eine Menge eines Nukleierungsmittels enthält, welches zur Unterstützung bei der Bildung von Zellenstrukturen während des Schäumungsverfahrens zugegeben wird. Die Verwendung von einigen Nukleierungsmitteln, wie z. B. Ton, kann sich jedoch unter manchen Umständen als ungeeignet erweisen, die thermoplastischen Harze gleichmäßig auszudehen, was zu ungleichförmigen Zellenstrukturen und zu Schäumen mit einer höheren Dichte als erwünscht führt.
  • Demgemäß besteht ein Bedürfnis für ein Nukleierungsmittel, das die Gleichmäßigkeit der bei der Ausdehnung des Harzes gebildeten Zellenstrukturen erhöht.
  • U. S.-A-4.683.247 offenbart schäumbare thermoplastische Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Polycarbonat, einem vorextrudierten Blend eines Trägerpolymeren und eines anorganischen, nicht-faserigen, teilchenförmigen Schaumnukleierungsmittels und einem Schäumungsmittel. Das Nukleierungsmittel kann auch ein teilchenförmiges Material aus einem organischen Polymeren, wie z. B. Acrylatcopolymere und Polytetrafluorethylene, enthalten.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Strukturschaumaus thermoplastischen, aromatischem Polycarbonat zur Verfügung, das umfaßt: die Gasexpansion einer geschmolzenen thermoplastischen Harzzusammensetzung, umfassend zumindest ein schäumbares thermoplastisches aromatisches Polycarbonatharz und eine Menge an mikrofaserigem Polytetrafluoreethylen-Nukleierungsmittel. Die Verwendung eines Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittels führt zu einem thermoplastischen Strukturschaum, der eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Zellen und eine geringere Schaumdichte aufweist, und erfordert geringere Belastungen mit dem Nukleierungsmittel als dies herkömmlicherweise bei Nukleierungsmitteln, wie z. B. Ton, der Fall war.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Ausdehnung einer geschmolzenen thermoplastischen Harzzusammensetzung durch Gas, welche zumindest ein schäumbares thermoplastisches Harz aus aromatischem Polycarbonat und eine Menge eines mikrofaserigen Fluorpolyolefin- Nukleierungsmittels umfaßt. Das Nukleierungsmittel liegt in einer Menge vor, die zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Zellenstruktur des Strukturschaums wirksam ist.
  • Das Fluorpolyolefin-Nukleierungsmittels liegt vorzugsweise in Form von Tetrafluorethylen mit Fluorgehalten von 65 bis 76 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 75 Gew.-%, vor. Beispiele für geeignete Fluorpolyolefine umfassen Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymere, Tetrafluorethylen- Copolymere mit einem Gehalt an geringen Mengen von copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren, die von Fluor frei sind. Diese Polymere sind bekannt. Sie können durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch Polymerisation von Tetrafluorethylen in einem wässerigen Medium mit einem freie Radikale bildenden Katalysator, wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxydislfat, bei Drucken von 7 bis 71 kg/cm² und Temperaturen von 0º bis 200ºC, vorzugsweise 20º bis 100ºC, hergestellt werden; bezüglich weiterer Einzelheiten vgl. beispielsweise U. S.-Patent 2.393.967. die Dichte dieser Materialien kann von 1,2 bis 2,3 g/cm³, vorzugsweise 1,2 bis 1,9 g/cm³, schwanken, und der durchschnittliche Teilchendurchmesser von 0,05 bis 1.000 Mikrometer, vorzugsweise 0,05 bis 20 Mikrometer, insbesondere bevorzugt von 0,08 bis 10 Mikrometer, bevorzugter in Abhängigkeit von der Form, in der sie anzuwenden sind.
  • Geeignete Tetrafluorethylenpolymere können in Pulverform benutzt werden und Teilchendurchmesser von z. B. 100 Mikrometer bis 1.000 Mikrometer sowie Dichten von 2,0 g/cm³ bis 2,3 g/cm³ besitzen.
  • Das Nukleierungsmittel der vorliegenden Zusammensetzungen ist ein mikrofaseriges Poly(tetrafluorethylen)-Harz. Unter dem Ausdruck 'mikrofaserig' wird verstanden, daß das Harz beim Reiben zwischen den Handflächen Mikrofasern bildet. Derartige Harze sind im Handel erhältich oder können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein Beispiel für ein im Handel erhältliches mikrofaseriges Polytetrafluorethylenharz ist TEFLON® Typ 6, das von der DuPont Company verkauft wird.
  • Geeignete schäumbare thermoplastische Harze aus aromatischem Polycarbonat umfassen derartige thermoplastische Harze wie aromatisches Polycarbonatharz, Blends von mit Kautschuk modifizierten aromatischen Vinylpropfcopolymeren vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfcopolymere mit aromatischem Polycarbonatharz. Das bevorzugte schäumbare thermoplastische Harz ist ein Blend eines Polycarbonatharzes mit einem kautschukmodifizierten aromatischen Vinylpropfpolymeren.
  • Aromatische Polycarbonatharze, die vom Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet hergestellt oder von den verschiedensten Bezugsquellen im Handel erhalten werden können. Sie können durch Umsetzung eines zweiwertigen Phenols mit einem Carbonatvorläufer, wie z. B. Phosgen, einem Halogenformiat oder einem Carbonatester hergestellt werden. Typischerweise besitzen sie sich wiederholende Struktureinheiten der Formel
  • worin A einen zweiwertigen aromatischen Rest des zweiwertigen Phenols, das bei der Umsetzung zur Polymerherstellung benutzt wird, bedeutet. Vorzugsweise haben die aromatischen Carbonatpolymeren eine Grenzviskosität im Bereich von 0,30 bis 1,0 dl/g (gemessen in Methylenchlorid bei 25ºC). Unter 'zweiwertige Phenole' werden ein- oder mehrkernige aromatische Verbindungen mit zwei Hydroxyresten verstanden, von denen jeder an ein Kohlenstoffatom eines aromatischen Rings gebunden ist. Typischerweise umfassen zweiwertige Phenole 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan; 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan; 4,4'-Di-hydroxydiphenylether; Bis(2-hydroxyphenyl)-methan und deren Gemische. Das für die Komponetne (ii) bevorzugte aromatische Carbonatpolymer ist ein Homopolymer, das sich von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) ableitet.
  • Poly(estercarbonate) können als die aromatische Polycarbonatkomponente benutzt werden; sie sind bekannt und können im Handel erhalten werden. In der Regel sind sie Copolyester, umfassend sich wiederholende Carbonatgruppen
  • Carboxylatgruppen
  • und aromatische carbocyclische Gruppen in der linearen Polymerkette, bei denen zumindest einige der Carboxylatgruppen und zumindest einige der Carbonatgruppen direkt an Ringkohlenstoffatome der aromatischen carbocyclischen Gruppen gebunden sind. Diese Poly(estercarbonate) werden in der Regel hergestellt, in dem man eine bifunktionelle Carbonsäure, wie z. B. Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Homophthalsäure o-, m- und p-Phenylendiessigsäure, die mehrkernigen aromatischen Säuren, wie z. B. Diphensäure, 1,4- Naphthalinsäure, und Gemische beliebiger vorgenannter Säuren mit einem zweiwertigen Phenol und einem Carbonatvorläufer der zuvor beschriebenen Arten umsetzt. Ein besonders brauchbares Polyesterstercarbonat leitet sich von Bisphenol A, Isophthalsäure, Terephthalsäure oder einem Gemisch von Isophthalsäure mit Terephthalsäure, oder aber den reaktionsfähigen Derivaten dieser Säuren, wie z. B. Terephthaloyldichlorid, oder einem Gemisch derselben, und Phosgen ab. Die molaren Verhältnisse von Dihydroxy- zu Diaryleinheiten können im Bereich von 1 : 0,30 bis 0,80 : 0,70-0,20 liegen, während das Molverhältnis von Terephthalateinheiten zu Isophthalateinheiten im Bereich von 9 : 1 bis 2 : 8 bei dieser bevorzugten Harzfamilie liegen kann.
  • Die kautschukmodifizierten aromatischen Vinylpfropfcopolymeren werden vorzugsweise aus 5-90 Gewichtsteilen, vorzugsweise 30 bis 80 Gewichtsteilen, der auf ein Kautschuksubstrat gepfropften aromatischen Vinylmonomeren hergestellt, wobei das aromatische Vinylmonomer aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Styrol, α-Methylstyrol oder einem ringsubstituierten Styrol besteht. Ein Teil der Menge des aromatischen Vinylmonomeren kann durch aus der Gruppe ausgewählte Monomere ersetzt werden, die aus Methylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Maleinsäureanhydrid, N-substituiertem Maleimid, Vinylacetat oder deren Gemischen besteht. Die Kautschukkomponente liegt vorzugsweise in einer prozentualen Menge von 95-10 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pfropfpolymeren, vorzugsweise 70-20 Gew.-%, als ein Kautschuk mit einer Glastemperatur von ≤ 10ºC vor.
  • Als Pfropfgrundlagen für die Herstellung der Pfropfpolymeren geeignete Kautschuke umfassen insbesondere Polybutadien, Butadien-Styrol-Copolymere, Butadien/Acrylnitril-Copolymere, Polyisopren, EPM-Kautschuke (Ethylen/Propylen- Kautschuke), EPDM-Kautschuke (EthylenlPropylen/Dien-Kautschuke, mit einem Gehalt an einem nicht-konjugierten Dien, wie z. B. Hexadien-(1,5) oder Norbornadien als Dien in geringen Mengen) sowie Alkylacrylat-Kautschuke auf Grundlage von C&sub1;- bis C&sub8;-Alkylacrylaten, insbesondere Ethyl-, Butyl-, und Ethylhexylacrylat.
  • Die Alkylacrylatkautschuke können bis zu 30 Gew.-%, (bezogen auf das Kautschukgewicht) Monomere, wie z. B. Vinylacetat, Acrylnitril, Styrol, Methylmethacrylat und/oder Viylether, als Copolymerkomponenten enthalten. Die Alkylacrylatkautschuke können auch geringe Mengen, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-% (bezogen auf das Kautschukgewicht) ethylenisch ungesättigte Monomere enthalten, die eine vernetzende Wirkung besitzen. Beispiele für derartige Vernetzungsmittel umfassen Alkylendiol-diacrylate und -methacrylate, Polyesterdiacrylate und -methacrylate, Divinylbenzol, Trivinylbenzol, Triallylcyanurat, Allylacrylat, Alkylmethacrylate, Butadien und Isopren. Acrylatkautschuke, die als Pfropfgrundlage benutzt werden, können auch Kern-Schale-Produkte (core-shell products) sein, die als Kern einen vernetzten Dienkautschuk von einem oder mehreren konjugierten Dienen, wie z. B. Polybutadien oder ein Copolymer eines konjugierten Diens mit einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, wie z. B. Styrol und/oder Acrylnitril, enthalten. Zur Herstellung der Pfropfpolymeren sind Dienkautschuke und Acrylacrylatkautschuke bevorzugt.
  • Die Kautschuke liegen im Pfropfpolymeren in Form von zumindest teilweise vernetzten Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,05 bis 20,0 Mikrometer, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Mikrometer, am meisten bevorzugt 0,1 bis 0,8 Mikrometer, vor. Der in diesem Zusammenhang benutzte Begriff "Teilchendurchmesser" bezeichnet immer den mittleren Teilchendurchmesser d&sub5;&sub0;, ermittelt durch Ultrazentrifugenmessungen gemäß W. Scholtan u. a. Kolloid-Z, u-Z. Polymere 250 (1972), 782-796.
  • Die Pfropfpolymeren werden durch radikalische Pfropfpolymerisation der Monomeren in Gegenwart der Kautschuke, die zu pfropfen sind, hergestellt.
  • Die bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Pfropfpolymeren sind die Emulsionspolymerisation, die Polymerisation in Lösung, die lösungsmittelfreie Polymerisation und die Suspensionspolymerisation sowie Kombinationen dieser Verfahren, die auf bekannte Weise durchgeführt werden. ABS-Polymere sind besonders bevorzugte Pfropfpolymere.
  • Das spritzgießen zur Herstellung von thermoplastischem Strukturschaum kann erreicht werden, indem man entweder ein Inertgas direkt in die geschmolzene thermoplastische Zusammensetzung einführt oder indem man das thermoplastische Harz mit einem chemischen Treibmittel vorvermischt, das beim Erwärmen während des Verfahren ein Inertgas freigibt, das die Schmelze durchsetzt. Wenn das Gas-/Harzgemisch unter Druck in den Hohlraum der Form gespritzt wird, dehnt sich das Gas innerhalb des die Form füllenden plastifizierten Materials aus, unter Bildung einer inneren Zellenstruktur sowie einer festen · Außenhaut an der Oberfläche der Form. Ein Großteil der Verformungsfähigkeit beim Strukturschaum-Spritzgießverfahren kann bei geringen Pressdrucken infolge der Eigenschaft des plastifizierten Materials, sich selbst auszudehnen, erreicht werden.
  • Bei den Formgebungsverfahren von Strukturschaum wird der geschmolzene Thermoplast mit einem Treibmittel in der Schmelze vereint, die unter Druck gehalten und in die Formenhöhlung zur Ausdehnug des komprimierten Gases innerhalb der Polymerschmelze gespritzt wird, was zu den Zellenstrukturen führt und den Innendruck an der Außenhaut während des Abkühlens aufrechterhält und Einsackstellen vermindert. Es gibt verschiedene Arten von Schäumungsverfahren, welche als Hochdruck- und Niederdruckverfahren identifiziert werden. Niederdruckverfahren benutzen sowohl ein physikalisches Treibmittel, am üblichsten Stickstoff, als auch chemische Treibmittel, während bei Hochdruckverfahren in der Regel lediglich chemische Treibmittel benutzt werden.
  • Bei den Niederdruckverfahren für Strukturschaum wird ein abgemessenes Volumen des Kunststoffharzes mit dem Treibmittel, das weniger als das Volumen der Formhölung ist, in die Form eingespritzt. An diesem Punkt dehnt sich das Gas- Polymer-Gemisch aus und füllt den Formenhohlraum. Der Teil dieser Masse, welcher die Formoberfläche berührt, bildet eine Hautschicht, während das Innere der Masse einen zellförmigen Kern bildet. Da der Formenhohlraum während des Einspritzens nicht vollständig gefüllt ist, können die hohen Einspritzdrucke nicht in die Form übertragen werden, und der durchschnittliche Hohlraumdruck ist typischerweise unter 3.450 Kpa (500 pounds per square inch (PSI)).
  • Der niedrige Druck führt zu Teilen, die unter sehr geringen Spannungen geformt sind, und dies führt andererseits zur praktischen Eliminierung von Verwerfungen. Diese Faktoren tragen zum Erfolg der Niederdruckverfahren bei dem Formen von großen komplizierten Teilen bei.
  • Das Niederdruckverfahren mit Stickstoff oder anderen Inertgasen kann erreicht werden, indem man einen Extruder verwendet, der die gashaltige Polymerschmelze vermischt und sodann in einen Akkumulator genannten Haltebehälter dosiert, wo die Schmelze unter Druck gehalten wird, um eine vorzeitige Ausdehnung zu verhindern. Wenn im Akkumulator die zuvor festgelegte Einspritzmenge erreicht ist, öffnet sich ein Ventil und ein Kolben drückt die Schmelze in die Form, wobei sie diese nur partiell füllt. Die thermoplastische Harzschmelze wird sodann durch die komprimierten Gase in dem Formhohlraum expandiert.
  • Das Niederdruckverfahren mit chemischen Treibmitteln wird erreicht, indem man die Treibmittel mit den Kunststoffpellets oder Kunststoffteilchen vermischt und sodann das Gemisch in die Formgebungsvorrichtung einführt. Während des Verfahrensablaufs wird das Treibmittel einer ausreichenden Wärme ausgesetzt, um seine Zersetzung zu bewirken, wobei es die zum Erreichen der Aufschäumung erforderlichen Gase abgibt. Typischerweise zersetzen sich chemische Treibmittel innerhalb enger Temperaturbereiche, welche mit den Verarbeitungstemperaturen des Harzes, für das sie zu benutzen sind, abgestimmt werden müssen. Die für Niederdruck-Strukturschaumverfahren mit chemischen Treibmitteln benutzte Vorrichtung ist derjenigen sehr ähnlich, die für Spritzgießverfahren unter Verwendung von Stickstoffgas benutzt wird.
  • Hochdruck-Strukturschäumungsverfahren zeichnen sich nicht nur durch die benutzten hohen Hohlraumdrucke, typischerweise 13,8-138 Mpa (2.000-20.000 PSI) aus, sondern auch durch das in die Form in der Anlage eingespritzte Materialvolumen; unter den Spritzgießdrucken wird ausreichend Material, um die Form vollständig zu füllen, eingespritzt. Das Volumen der Formhölung wird sodann durch ein gesteuertes Öffnen der Platten, der Kern- oder Seitenschieberaktivatoren oder durch Kombination dieser Aktionen erhöht, damit die Schäumungsvorgänge stattfinden können. Diese Schäumungsverfahren sind alle gut bekannt.
  • Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen umfassen ein schäumbares thermoplastisches Harz aus aromatischem Polycarbonat und ein mikrofaseriges Fluorpolyolefin-Nukleierungsmittel, das in einer Menge vorliegt, die zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit der während der Ausdehnung der thermoplastischen Zusammensetzung während der Spritzguß- Schäumungsverfahren gebildeten Zellstrukturen wirksam ist. Vorzugsweise liegt das Nukleierungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 0,08 Gew.-%, und am meisten bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 0,075 Gew.-%, vor.
  • Die thermoplastische Harzzusammensetzung kann auch zumindest einen Weichmacher und/oder ein flammverzögerndes Mittel enthalten, wie z. B. organische Phosphate, organische Diphosphate, organische Polyphosphate und halogenhaltige organische Verbindungen, wie z. B. bromierte organische Verbindungen. Die Zusammensetzung kann 0,5 bis 4,0 Gew.-% Pigmente, wie z. B. Titandioxid, enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
  • Vorzugsweise wird das Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittel in die Zusammensetzung eingearbeitet, indem man das Nukleierungsmittel mit einer Menge von zumindest einem thermoplastischen Harz vorkompoundiert, um ein Konzentrat zu bilden, das 5 bis 50 Gew.-% Polytetrafluorethylen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Konzentrats, zu bilden, und sodann das Konzentrat mit den restlichen thermoplastischen Harzen zur Herstellung der Endzusammensetzung kompoundiert.
  • Eine bevorzugte Zusammensetzung umfaßt ein aromatisches Polycarbonatharz, das in einer Menge von zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, bevorzugter 60-80 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 65-75 Gew.-%, vorliegt, und ferner vorzugsweise ein kautschukmodifiziertes aromatisches Vinylpfropfcopolymer enthält, das in einer Menge von 0-50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, bevorzugter 20-40 Gew.-%, am meisten bevorzugt 25-35 Gew.-%, vorliegt, und ferner das Polytetrafluorethylen- Nukleierungsmittel enthält, das, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, 0,01 bis zu 1 Gew.-%, bevorzugter 0,01 bis 0,1 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,01 bis 0,08 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 0,05 bis 0,075 Gew.-%, vorliegt.
  • Die thermoplastischen Zusammensetzungen können Mengen an Füllstoffen, beispielsweise Glasfasern, Glasperlen, Glimmer, Kohlenstofffasern, Talkum, Calciumcarbonat, Metallflocken und Metallfasern, enthalten. Die thermoplastische Zusammensetzung kann entweder plastifiziert oder nicht-plastifiziert sein.
  • Wie zuvor bereits erwähnt, führten bislang bekannte Spritzgußschäumungsverfahren, umfassend thermoplastische Materialien mit einem Gehalt an herkömmlichen Nukleierungsmitteln, wie z. B. Ton in einer Menge von 0,5 Gew.-%, zu Problemen hinsichtlich des Unvermögens, bei den Schaumspritzgußverfahren das thermoplastische Material gleichmäßig auszudehnen.
  • Es wurde nun gefunden, daß die Zugabe von mikrofaserigem Polytetrafluorethylen zu den thermoplastischen Zusammensetzungen aus aromatischem Polycarbonatharz und zu thermoplastischen Zusammensetzungen von Blends aus aromatischem Polycarbonatharz und einem Acrylnitril-Butadien- Styrol-Pfropfcopolymeren, die sodann schaumspritzgegossen werden, zur Folge hat, daß das Polytetrafluorethylen, das als Nukleierungsmittel zur Erzeugung von Zellen wirkt, die während des Spritzgußverfahrens unter Bildung der endgültigen Schaumstruktur wachsen, was zu einer besseren Gleichmäßigkeit der Strukturschaumzellen führt. Wie ferner bereits erwähnt wurde, werden herkömmliche Nukleierungsmittel typischerweise in einer Menge von 0,5 bis 1 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, verwendet, während die Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittel gemäß vorliegender Erfindung in Mengen unterhalb von 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Zusammensetzung, beispielsweise bei 0,07 Gew.-%, wirksam ihre Funktion als Nukleierungsmittel erfüllen.
    • Beispiele
  • Tabelle 1 veranschaulicht die verbesserte Zellengleichmäßigkeit, die durch Verwendung von Polytetrafluorethylenen als Nukleierungsmittel erhalten wird.
  • Nachfolgende Beispiele veranschaulichen die Wirksamkeit des Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittels zur Bildung gleichmäßigerer Zellenstrukturen.
  • Das aromatische Polycarbonatharz LEXAN® und (Polymerisationsprodukt von Phosgen und Bisphenol A) und das Harz Cycoloy® (Blend eines aromatischen Polycarbonatharzes und eines Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfcopolymeren [ABS]) wurden unter Verwendung von 6% eines chemischen Treibmittels schaumspritzgegossen, wobei sich eine 20%ige Gewichtsverminderung einstellte (Tabelle 1). Die Zugabe von 0,02 Gew.-% Polytetrafluorethylen (PTFE) zum thermoplastischen Harz verbessert die Gleichmäßigkeit der Zellenstruktur des geschäumten Gegenstandes bezüglich demjenigen von geschäumten Gegenständen, die aus thermoplastischem Harz ohne Zusatz geschäumt wurden. Das zugegebene PTFE und Treibmittel wurden mit Pellets des thermoplastischen Harzes vermischt und bei auf 282ºC (540º F) eingestellten Zylindertemperaturen und einer Formtemperatur von 38ºC (100º F) spritzgegossen. Das als thermoplastisches Harz verwendete aromatische Polycarbonatharz LEXAN® entsprach dem Produkt LEXAN® ML 6000 der General Electric Company, und das Harz Cycoloy® war dasjenige der Güteklasse C2950 der General Electric Company. Beide Materialien sind flammverzögernd gemacht. Das Harz LEXAN ML 6000 enthält ein bromiertes Flammverzögerungsmittel, während das Harz Cycoloy® C2950 mit einem Aryldiphosphat flammverzögernd gemacht ist. Das chemische Treibmittel ist ein chemisches Treibmittelkonzentrat mit einem Gehalt an 3,6 Dihydro-5-phenyl-2H-1,3,4-oxadiazin-2-on. Das chemische Treibmittel zersetzt sich bei Formtemperaturen (> 200ºC) unter Bildung von Stickstoff, Kohlendioxid und anderen Zersetzungsgasen, welche die einzelnen Zellen in geformten Teilen bilden.
  • Die in Tabelle 1 enthaltenen, für Polycarbonat und Polycarbonat/ABS repräsentativen Harze wurden mit und ohne PTFE als Nukleierungsmittel geschäumt. PTFE wurde zum aromatischen Polycarbonatharz (PC-Harz) LEXAN® 121 und zum Harzblend Cycoloy® PC/ABS zugesetzt. Das PTFE wurde zum Harz als 20%iges Konzentrat in Polycarbonat zugegeben; das Polytetrafluorethylen (PTFE) wurde von der Fa. DuPont geliefert. Das Treibmittel war ein Azodicarbonamide, und zwar das Produkt Ficel AC-1 der Fa. Schering Berlin. Die Zersetzung des Azodicarbonamids erzeugt in erster Linie Stickstoffgas und Kohlenmonoxid, wodurch die Harze LEXAN® und Cycoly® geschäumt werden. Optische Schliffbilder veranschaulichten die verbesserte Zellenstruktur hinsichtlich, Größe, Gleichmäßigkeit und Verteilung. Die Proben wurden durch Tieftemperaturbehandlung zerbrochen, und von der Bruchfläche wurden bei 8facher Vergrößerung optische Mikroaufnahmen gemacht. Die verbesserte Zellenstruktur des unter Verwendung von PTFE als Nukleierungsmittel geschäumten aromatischen Polycarbonatharzes LEXAN® 121 bewirkt, daß das Material opak anstelle von transparent ist, wie bei einem Material ohne Nukleierungsmittel beobachtet wird. Tabelle 1 Gleichmäßigkeit der Zellen von geschäumtem Harz
  • Die geschäumten Gegenstände der Tabelle 1 wurden nach dem Schäumen durch optische Mikroskopie geprüft, um die Wirkung zu ermitteln, welche das PTFE- Nukleierungsmittel Teflon® auf die Zellenstruktur hatte, wenn es dem Blend zugesetzt wird.
  • Bei den mit Teflon® als PTFE-Nukleierungsmittel hergestellten geschäumten Proben, bei denen eine kleinere und dichtere Zellenstruktur zu sehen ist, ist eine beträchtliche Verbesserung ersichtlich.
  • Die Proben für die optische Mikroskopie wurden durch Gefrierbruch hergestellt; sie wurden nach optischen Verfahren beobachtet.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung strukturgeschäumter Gegenstände aus thermoplastischem aromatischem Polycarbonat, bei welchem man: eine geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung aus aromatischem Polycarbonat mit Gas expandiert, wobei die Zusammensetzung wenigstens ein schäumbares Harz aus thermoplastischem aromatischem Polycarbonat aufweist und eine zur Vergrößerung der Zellstruktureinheitlichkeit des Strukturschaumes wirksame Menge eines mikrofasrigen Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittels.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrafluorethylen- Nukleierungsmittel in einem Level von zwischen 0,01-0,08 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schäumbare thermoplastische Harz eine Mischung aus aromatischem Polycarbonatpolymer und einem kautschukmodifizierten vinylaromatischen Pfropfcopolymer ist.
4. Verfahren zur Herstellung von thermoplastischem Strukturschaum, bei welchem man: eine geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung gasexpandiert, wobei die Zusammensetzung ein aromatisches Polycarbonatharz aufweist, ein kautschukmodifiziertes, vinylaromatisches Pfropfcopolymer und eine zur Verbesserung der Zellstruktureinheitlichkeit des resultierenden Strukturschaumes wirksamen Menge eines mikrofasrigen Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittels.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz im wesentlichen aus dem aromatischen Polycarbonatharz, dem kautschukmodifizierten vinylaromatischen Pfropfcopolymer und dem Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittel besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Polycarbonatharz in einem Bereich von 60-80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung zugegen ist, das kautschukmodifizierte vinylaromatische Pfropfcopolymer in einem Bereich von 20-40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, zugegen ist und das Polytetrafluorethylen-Nukleierungsmittel in einem Bereich von 0,01-0,08 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, vorhanden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzusammensetzung weiterhin ein Plastifizierungsmittel enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusammensetzung bildet, indem man das Nukleierungsmittel mit der Menge des thermoplastischen Harzes precompundiert, um ein Konzentrat zu erhalten, das zwischen 5 und 50 Gew.-% Polytetrafluorethylen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Konzentrates, aufweist, und und indem man das Konzentrat mit dem Rest des thermoplastischen Harzes compundiert, um die Zusammensetzung zu machen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung weiterhin aufweist: zwischen 0,5 und 4 Gew.-% Titandioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasexpansion durch thermische Zersetzung eines chemischen Treibmittels erreicht wird, welches in der Zusammensetzung vorhanden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzusammensetzung weiterhin ein flammhemmendes Mittel enthält.
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