DE69608019T2 - Zusammensetzung enthaltend Polycarbonat und reibungsverminderendes Mittel und daraus hergestellte Gegenstände - Google Patents
Zusammensetzung enthaltend Polycarbonat und reibungsverminderendes Mittel und daraus hergestellte GegenständeInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, enthaltend ein Polycarbonat und ein Verschleißschutzmittel. Die Erfindung betrifft ebenfalls Gegenstände, die ganz oder teilweise aus der Zusammensetzung bestehen.
- Niedrige Reibung zwischen aneinanderliegenden Produktoberflächen ist sehr wünschenswert für eine Anzahl an Produkten. Trennung von ineinandergelegten stapelbaren Tabletts zum Beispiel, wird durch die Verwendung von einem friktionsarmen Material beträchtlich erleichtert. Außerdem gibt es in der Spielzeugindustrie einen beträchtlich Bedarf an Zusammensetzungen, die Gegenstände mit niedriger Reibung hervorbringen können. Die beliebten ineinandergreifenden Lego® Spielzeugbauelemente zum Beispiel, müssen sehr leicht, ohne die Anwendung von viel Kraft, zusammenzusetzen und auseinanderzunehmen sein. Die Leichtigkeit, mit welcher dies bewerkstelligt werden kann, hängt zum großen Teil von der Reihung zwischen den Berührungsoberflächen der ineinandergreifenden Bauklötze ab.
- Transparente Spielzeugbauelemente werden üblicherweise aus Polycarbonat enthaltenden Zusammensetzungen hergestellt. Solche Zusammensetzungen sind an und für sich bekannt, zum Beispiel aus DE-A-27 29 485.
- DE-A-27 29 485 offenbart eine Zusammensetzung, welche Polycarbonat und einen Ester aus einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit einem Alkohol enthält. Der Ester in der Zusammensetzung stellt sicher, daß nach Vollendung des Formungsprozesses ein aus der Zusammensetzung hergestellter Gegenstand leichter von der Form abgelöst wird.
- Ein Nachteil der bekannten Polycarbonat enthaltenden Zusammensetzung ist, daß die gewünschte niedrige Reibung des aus ihr hergestellten Gegenstands nur durch einen beträchtlichen Transparenzverlust des Gegenstandes erhalten wird.
- Die Erfindung zielt darauf ab, eine Polycarbonat enthaltende Zusammensetzung vorzusehen, aus der Gegenstände mit der gewünschten niedrigen Reibung und einer mit dem einer Polycarbonat enthaltenden Zusammensetzung, die das Verschleißschutzmittel nicht enthält, vergleichbaren Transparenz hergestellt werden können.
- Zu dem Zweck ist die Polycarbonat enthaltende Zusammensetzung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißschutzmittel einen ersten Ester aus einer gesättigten aliphati schen Carbonsäure mit einem mehrwertigen Alkohol und einen zweiten Ester umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ester ein Monoester aus einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem Alkohol mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wobei der erste und zweite Ester voneinander unterschiedlich sind.
- EP-A-0492550 offenbart eine Polycarbonatzusammensetzung, umfassend ein Trennmittel, das ein Gemisch aus einem Ester aus einem dreiwertigen Alkohol (Glycerol) und einer C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub9;-Carbonsäure und einen Ester aus einer gesättigten aliphatischen C10- C&sub2;&sub0;-Säure und einem C&sub4;-C&sub6;-Alkohol umfaßt. Das Ziel der Zusammensetzung von EP-A-0492550 ist es, eine verbesserte Formablösung zu erhalten. Es kann kein Vorschlag gefunden werden, daß der bestimmte Ester aus einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und dem Alkohol mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen überlegene optische Eigenschaften der daraus gemachten Gegenstände ergeben wird.
- Die besondere Kombination der Ester in der Polycarbonatzusammensetzung der Erfindung erbringt Gegenstände mit der gewünschten niedrigen Reibung und überraschenderweise einer Transparenz gleich, oder nur leicht unterschiedlich von der Transparenz von Gegenständen aus Polycarbonat ohne Verschleißschutzmittel.
- Darüberhinaus sieht die Zusammensetzung der Erfindung Gegenstände mit geringer Trübung vor.
- Transparenz ist ein Maßstab der Lichtdurchlässigkeit eines Gegenstands, wohingegen die Trübung eher einen Maßstab für Lichtstreuung in einem Gegenstand darstellt. Die Transparenz und Trübung von Gegenständen sind gut umgrenzte Begriffe. Für die Zwecke dieser Anmeldung werden Transparenz und Trübung wie in ASTM-Standards D1746 und D1003 jeweils beschrieben definiert. Ein weiterer Vorteil der Zusammensetzung der Erfindung ist, daß eine relativ kleine Menge an Verschleißschutzmittel für die beabsichtigte zu erreichende Wirkung ausreicht.
- Geeignete gesättigte aliphatische Carbonsäuren, die bei der Herstellung des ersten und/oder zweiten Esters der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Carbonsäuren mit 10 bis 26 Kohlenstoffatomen. Beispiele für geeignete gesättigte aliphatische Carbonsäuren sind Decansäure (Caprinsäure), Undecansäure, Dodecansäure (Laurinsäure), Tridecansäure, Tetradecansäure (My ristinsäure), Pentadecansäure, Hexadecansäure (Palmitinsäure), Heptadecansäure, Octadecansäure (Stearinsäure), Nonadecansäure, Eicosansäure (Arachinsäure), Henicosansäure, Docosänsäure (Behensäure) und so weiter.
- Geeignete Alkohole, die bei der Herstellung des ersten und/oder zweiten Esters der Erfindung verwendet werden können, - sind aliphatische Alkohole mit 2 bis 25 Kohlenstoffatomen. Beispiele für mehrwertige Alkohole, die für den ersten Ester geeignet sind, schließen Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Trimethylenglycol, Glycerol und Pentaerythrit ein. Der erste Ester kann beispielsweise durch teilweise Veresterung der oben erwähnten mehrwertigen Alkohole erhalten werden.
- Es wird in der Zusammensetzung der Erfindung bevorzugt ein Stearat als erster Ester verwendet. Insbesondere wird dies Stearat vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Glycerol- Tristearat und Ethylenglycol-Distearat.
- Der zweite Ester ist ein Monoester aus einer Carbonsäure mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem Alkohol mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen.
- Auf diese Weise erreicht man nicht nur eine weitere Reduzierung der Reibung, während die Transparenz des Objekts beibehalten wird, sondern auch weiter verbesserte Verarbeitbarkeit und Temperaturbeständigkeit der Zusammensetzung der Erfindung. Die Zusammensetzung der Erfindung enthält normalerweise von 0,01 bis 10 Gew.-% Verschleißschutzmittel relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
- Vorzugsweise ist die Zusammensetzung jedoch dadurch gekennzeichnet, daß sie von 0,5 bis 5 Gew.-% Verschleißschutzmittel relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthält. Bevorzugterweise beträgt dies von 0,5 bis 3 Gew.-%.
- Auf diese Weise wird eine weitere Erhöhung der Transparenz des Gegenstands erreicht.
- Die Zusammensetzung der Erfindung enthält vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gew.-% vom ersten Ester relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Bevorzugterweise beträgt dies von 0,5 bis 2 Gew. -%.
- Auf diese Weise wird eine noch weitere Erhöhung der Transparenz der Zusammensetzung bei gleich niedriger Reibung erreicht.
- Geeignete Polycarbonate, die in der Zusammensetzung der Erfindung verwendet werden können, sind aromatische Polycarbonate und Blockcopolymere, welche aromatische und aliphatische Polycarbonatblöcke enthalten. Lineare und verzweigte Polycarbonate können ebenfalls verwendet werden. Solche Polycarbonate und ihre Herstellung werden zum Beispiel im Kunststoff Handbuch, Hanser Verlag, München, Deutschland, 1992, Seiten 118-148 beschrieben. Die aromatischen Polycarbonate können in beispielsweise der übliche Weise durch Umwandeln eines bivalenten Phenols mit einem Carbonat-Vorprodukt unter Verwendung eines Grenzflächen-Polymerisationsverfahrens, wie zum Beispiel in WO 94/01494 beschrieben, hergestellt werden.
- Zusätze, die in Polycarbonaten üblich sind, können der Zusammensetzung der Erfindung zugegeben werden unter der Voraussetzung, daß die Transparenz eines daraus hergestellten Gegenstandes zu einem ausreichend hohen Grad bestehen bleiben sollte. Geeignete Zusätze sind zum Beispiel thermische Stabilisatoren, wie organische Phosphite und phenolische Antioxidationsmittel, UV-Stabilisatoren ebenso wie Hydrolysehemmer, Flammverzögerungsmittel, Tropfenverhinderungsmittel und inerte Füllstoffe. Farbstoffe und geringe Mengen an Pigment können ebenfalls zugegeben werden.
- Die Zusammensetzung der Erfindung kann in einer den Fachleuten bekannten Weise hergestellt und verarbeitet werden. Die Zusammensetzung kann unter Verwendung von beispielsweise statischen Knetmaschinen hergestellt werden. Es kann auch von einem kontinuierlichen Kneter, wie Einschneckenextrudern und Gleichdrall-Döppelschneckenextrudern, wie durch W&P® aus Deutschland geliefert, Gebrauch gemacht werden. Die Zusammensetzung kann auch mit hervorragenden Ergebnissen unter Verwendung eines Buss®-Cokneters hergestellt werden.
- Das Verarbeiten der Zusammensetzung in Gegenstände wird ebenfalls auf eine den Fachleuten bekannte Weise bewirkt, zum Beispiel durch Spritzgießverfahren oder Pressen. Es kann ebenfalls von Verarbeitungstechniken wie Extrusion, Blasformen oder Vakuumformen Verwendung gemacht werden.
- Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne darauf begrenzt zu sein.
- - PC: Polycarbonat mit einer LVN (begrenzten Viskositätszahl)von 45,7 ml/g, gemessen nach ISO 1628 in Dichlormethan, geliefert durch DSM, Geleen, Niederlande bei 20ºC.
- - E1: Loxiol® EP 218, ein Glyceroltristearat von Messrs Henkel, Düsseldorf, Deutschland.
- - E2: Loxiol® EP 12, ein Glycerolmonostearat von Messrs Henkel, Düsseldorf, Deutschland.
- - -E3: Loxiol® EP 32, ein Ester, basierend auf einem Alkohol mit 16 Kohlenstoffatomen und Stearinsäure, von Messrs Henkel, Düsseldorf, Deutschland.
- - E4: Loxiol® EP 47, ein Ester, basierend auf einem Alkohol mit 18 Kohlenstoffatomen und Behensäure, von Messrs Henkel, Düsseldorf, Deutschland.
- - A1: PPG 2000, ein Polypropylenglycol von Messrs Dow Chemicals.
- - A2: Irgawax® 366, ein gereinigtes Kohlenwasserstoffwachs von Messrs Ciba-Geigy.
- - A3: Dow Corning 710 Flüssigkeit, eine Phenyl-Methyl- Polysiloxanverbindung von Messrs Dow Corning.
- - A4: CF1142, eine Phenyl-Methyl-Polysiloxanverbindung von Messrs General Electric.
- SFC: Haftreibungskoeffizient, gemessen nach ASTM D1894.
- DFC: Bewegungsreibungskoeffizient, gemessen nach ASTM D1894.
- TR: Transparenz, gemessen nach ASTM D1746.
- Haze: Trübung, gemessen nach ASTM D1003.
- Beispiele I bis VI und Vergleichsversuche A bis C Diese Serie vergleicht Polycarbonatverbindungen der Erfindung mit Zusammensetzungen, zu welchen nur ein Ester in vergleichbaren Mengen zugegeben wird.
- Die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden zu einem Granulat bei einer Temperatur von etwa 300ºC (280-320ºC) extrudiert, welches für Polycarbonat üblich ist. Dies wurde durchgeführt unter Verwendung eines Typ ZSK®25-Doppelschneckenkneters, geliefert durch Messrs W&P, Deutschland. Die Komponenten wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Gewichtsverhältnissen gemischt. Zu allen Zusammensetzungen wurde das gleich Paket an Zusätzen, bestehend aus Stabilisatoren und Schmiermitteln (Add. in Tabelle 1) zugegeben, welches für Polycarbonat üblich ist.
- Das erhaltene Granulat wurden dann für 4 Stunden bei einer Temperatur von 120ºC getrocknet und zu Testplatten spritzgegossen. Während dieses Vorgangs betrug die Schmelztemperatur etwa 290-300ºC und die Formtemperatur betrug etwa 90ºC. Nachfolgend wurden die Testplatten den oben erwähnten Tests unterworfen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 angegeben.
- Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß es nur die Zusammensetzung der Erfindung ist, welche zu der gewünschten Kombination an Eigenschaften, also einer hohen optischen Qualität (hohe Transparenz, niedrige Trübung) und niedriger Reibung führt. Die Zusammensetzung von Vergleichsversuch A weist zu hohe Reibung auf, während die Zusammensetzungen von Vergleichsversuchen B und Z eine zu hohe Trübung erbringen. Tabelle 1 Tabelle 2
- Diese Serie vergleicht Polycarbonatzusammensetzungen der Erfindung mit Zusammensetzungen, zu welchen ein anderes Schmiermittel als Ester in vergleichbaren Mengen zugegeben wird.
- Die Testplatten der in Tabelle 3 aufgeführten Zusammensetzungen würden auf gleiche Weise, wie in Beispielen I bis IX beschrieben, erhalten. Tabelle 4 zeigt die mit diesen Testplatten erhaltenen Ergebnisse.
- Zugeben eines Alkohols (PPG 2000) oder eines Kohlenwasserstoffwachses (Irgawax) führt nicht zu der gewünschten Wirkung. Es ist insbesondere die gewünschte niedrige Reibung, die nicht erreicht wird. Auch ist die Trübung unerwünscht hoch. Tabelle 3 Tabelle 4
- Diese Serie vergleicht Polycarbonatzusammensetzungen der Erfindung mit Zusammensetzungen, zu welchen ein Schmiermittel, bestehend aus einer Kombination aus einem Ester und einem anderen Mittel in vergleichbaren Mengen zugegeben wird.
- Testplatten wurden von den in Tabelle 5 eingeschlossenen Zusammensetzungen auf gleiche Weise erhalten, wie in Beispiel I bis IX beschrieben. Die hiermit erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 6 angegeben.
- Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß Kombinationen aus einem Ester mit einem anderen Mittel sowohl optisch, als auch tribologisch nicht zufriedenstellend sind. Nur die besondere Kombination aus zwei Estern in der Zusammensetzung der Erfindung erbringt die gewünschten Eigenschaften. Tabelle 5 Tabelle 6
Claims (8)
1. Zusammensetzung, enthaltend ein aromatisches Polycarbonat
und ein Verschleißschutzmittel, umfassend einen ersten Ester aus
einer gesättigten, aliphatischen Carbonsäure und einem
mehrwertigen Alkohol und einen zweiten Ester, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Ester ein Monoester aus einer gesättigten
aliphatischen Carbonsäure mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem
Alkohol mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wobei der erste und
zweite Ester unterschiedlich voneinander sind.
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Ester ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend
Stearate und Behenate.
3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Alkohol des zweiten Esters 16 bis 18 Kohlenstoffatome
aufweist.
4. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Ester ein Stearat ist.
5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Ester ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend
Glyceryltristearat und Ethylenglycolstearat.
6. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge des ersten und zweiten Esters
von 0,5 bis 5 Gew.-%, relativ zum Gesamtgewicht der
Zusammensetzung beträgt.
7. Polycarbonat enthaltender Gegenstand mit einer Transparenz
gemäß ASTM D1746 von mindestens 90%, einer Trübung gemäß ASTM
D1003 von höchstens 0,60% und einem Haftreibungskoeffizienten
gemäß ASTM D1894 von höchstens 0,30.
8. Spielzeugbauelement, hergestellt aus der Zusammensetzung
gemäß einem der Ansprüche 1-7.
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