EP1062080A1 - Polymerpartikel - Google Patents

Polymerpartikel

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Publication number
EP1062080A1
EP1062080A1 EP99906209A EP99906209A EP1062080A1 EP 1062080 A1 EP1062080 A1 EP 1062080A1 EP 99906209 A EP99906209 A EP 99906209A EP 99906209 A EP99906209 A EP 99906209A EP 1062080 A1 EP1062080 A1 EP 1062080A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polymer particles
polymer
particles
particles according
polycarbonate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99906209A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kords
Wilfried Kaschube
Burkhard Reitze
Jochen Mahrenholtz
Raimund Zimmermann
Wilfried Haese
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP1062080A1 publication Critical patent/EP1062080A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2069/00—Use of PC, i.e. polycarbonates or derivatives thereof, as moulding material

Definitions

  • the present invention relates to polymer particles which have a very specific ratio of volume to surface, a process for their production and their use for the production of molding compositions.
  • polymers in a wide variety of particle shapes and sizes. For example, Known polymer particles that have a diameter between 2.5 and 4 mm. But also polymers in powder form with a
  • Particle sizes between 100 and 2000 ⁇ m are available on the market.
  • Polymer particles are usually made by e.g. extruded in the form of a round or square thread and then cut according to the desired particle size with a cutting machine.
  • Polymers in powder form do not have this disadvantage, but are more complex to produce for the reasons mentioned above.
  • polymer powder is often disadvantageous in extrusion.
  • the polymer particles are melted, for example in a screw machine, by the friction of the particles against one another and the resulting heat, and then extruded into the desired shape.
  • the frictional resistance of the particles to one another is often too low and the heat generated is therefore not sufficient to achieve the corresponding melting temperatures anywhere in the polymer.
  • Reach material 201 Accordingly, the melting of the polymer powder takes place either not at all or incompletely at certain points, so that the resulting molding compositions often have optical and / or mechanical defects.
  • the object of the present invention is therefore to provide polymer particles which have neither the disadvantages of large polymer particles nor of polymers in powder form.
  • the object is achieved according to the invention by polymer particles in which the ratio of volume to surface is ⁇ 0.5 mm and the length of which is between 1.5 and 3 mm.
  • the length in the sense of the invention is the distance between the two cut surfaces.
  • the polymer particles preferably have a vpm volume to surface area ratio which is between 0.49 and 0.38 mm.
  • the ratio of volume to surface area of the particles between 0.43 and 0.3 mm is very particularly preferred.
  • These cylindrical or approximately cylindrical polymer particles particularly preferably have a length between 2.0 and 2.8 mm, very particularly preferably between 2.4 and 2.6 mm.
  • the polymer particles can have any shape.
  • the polymer particles preferably have the shape of a cylinder or an elliptical cylinder, the end faces not needing to be straight due to the size reduction process, so that the polymer particles very particularly preferably have only approximately the shape of a cylinder.
  • the diameter of the cylindrical particles is likewise preferably between 2.0 and 3.3 mm, particularly preferably between 2.3 and 2.7 mm.
  • the long axis of the ellipse preferably has a length of 2.2 to 3.5 mm, particularly preferably a length of 2.3 to 2.7 mm, while the short axis of the ellipse preferably 1, 5 to
  • the polymer particles according to the invention can consist of any polymer known to the person skilled in the art. However, they are preferably thermoplastic polymers. According to the invention, thermoplastics are all plastics which become fluid under the influence of pressure and temperature. Examples include polystyrene, hydrogenated polystyrene, polyurethane, polyamide, polyester, polyacetal, polyacrylate, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, styrene-acrylonitrile and their copolymers and corresponding blends.
  • polymer particles according to the invention are preferably made of polycarbonate.
  • polycarbonates are both homopolycarbonates and copolycarbonates.
  • the polycarbonates can be linear or branched in a known manner.
  • polycarbonates which contain both acid residues of carbonic acid and acid residues of aromatic dicarboxylic acids built into the molecular chain, are, to be precise, aromatic polyester carbonates.
  • thermoplastic, aromatic polycarbonates They should be subsumed under the generic term of thermoplastic, aromatic polycarbonates.
  • the polymer particles according to the invention are preferably produced by continuously extruding the molten polycarbonate into the desired shape, preferably into an endless cylinder, and then comminuting it. There are many different procedures for shredding.
  • the polymer can e.g. immediately after leaving the extruder into the particles according to the invention.
  • the polymer is preferably first cooled after extrusion, so that it is at least partially cured and then cut.
  • the polymer particles according to the invention are inexpensive to manufacture and have very good conveying properties, e.g. from silos or in pipelines. Molding compositions which have been produced using the polymer particles according to the invention have significantly fewer optical or mechanical defects than molding compositions which have been produced using polymers in powder form.
  • the present invention therefore also relates to the use of the polymer particles according to the invention for the production of molding compositions.
  • Molding compositions in the sense of the invention are all molding compositions known to the person skilled in the art which can be produced with the abovementioned polymers. - 5 -
  • optical articles made of polycarbonate are particularly preferably produced with the polymer particles according to the invention.
  • Optical articles in the sense of the invention are glasses of any kind, preferably lenses or spectacle glasses, but also optical mass storage devices such as the CD or the CD-R.
  • the particles with the properties according to the invention have satisfactory funnel outlet behavior even with a diameter of 15 mm.
  • Cut areas of 3.1 mm performed. This results in a volume to surface ratio of 0.5 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerpartikel, bei denen das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche < 0,5 mm ist und deren Länge zwischen 1,5 mm und 3 mm beträgt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Polymerpartikel und deren Verwendung zur Herstellung von Formmassen.

Description

- 1 -
Polymerpartikel
Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerpartikel, die ein ganz bestimmtes Ver- hältnis von Volumen zu Oberfläche haben, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung zur Herstellung von Formmassen.
Polymere werden von den Herstellern in den unterschiedlichsten Partikelformen und -großen angeboten. So sind z.B. Polymerpartikel bekannt, die einen Durchmesser zwischen 2,5 und 4 mm aufweisen. Aber auch Polymere in Pulverform mit einer
Partikelgröße zwischen 100 und 2000 μm sind auf dem Markt erhältlich.
Polymerpartikel werden üblicherweise hergestellt, indem das Polymere z.B. in Form eines runden oder eckigen Fadens extrudiert und dann entsprechend der gewünschten Partikelgröße mit einer Schneidemaschine zerteilt wird.
Große Polymerpartikel haben den Vorteil, daß sie kostengünstiger hergestellt werden können, da an die Schneidemaschine, insbesondere an deren Kühlung, nicht so hohe Anforderungen gestellt werden müssen und der Energieverbrauch geringer ist. Nach- teilig an diesen Partikeln ist jedoch, daß sie z.B. aus Silos oder durch Leitungen schlecht gefördert werden können bzw. diese verstopfen, so daß große Polymerpartikel bei den Weiterverarbeitern häufig zu Reklamationen führen.
Polymere in Pulverform hingegen weisen diesen Nachteil nicht auf, sind allerdings aus den obengenannten Gründen aufwendiger in der Herstellung. Ferner ist Polymerpulver häufig nachteilig bei der Extrudierung. Bei diesem Verfahrensschritt werden die Polymerpartikel z.B. in einer Schneckenmaschine durch die Reibung der Partikel aneinander und die dadurch entstehende Wärme aufgeschmolzen und dann in die gewünschte Form extrudiert. Bei pulverformigen Partikeln ist aber der Reibwider- stand der Partikel aneinander oftmals zu gering und damit die entstehende Wärme nicht ausreichend, um die entsprechenden Schmelztemperaturen überall in dem Poly- mermaterial 201 erreichen. Dementsprechend findet die Aufschmelzung des Polymerpulvers an gewissen Stellen entweder gar nicht oder unvollständig statt, so daß die resultierenden Formmassen oftmals optische und/oder mechanische Fehlstellen aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Polymerpartikel zur Verfügung zu stellen, die weder die Nachteile von großen Polymerpartikeln noch von Polymeren in Pulverform aufweisen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Polymerpartikel gelöst, bei denen das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche <0,5 mm ist und deren Länge zwischen 1,5 und 3 mm beträgt.
Die Länge im Sinne der Erfindung ist der Abstand zwischen den beiden Schnitt- flächen.
Vorzugsweise weisen die Polymerpartikel ein Verhältnis vpm Volumen zu Oberfläche auf, das zwischen 0,49 und 0,38 mm liegt. Ganz besonders bevorzugt ist das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche der Partikel zwischen 0,43 und 0,3 mm.
Besonders bevorzugt haben diese zylindrischen oder äherungsweise zylindrischen Polymerpartikel eine Länge zwischen 2,0 und 2,8 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 2,4 und 2,6 mm.
Prinzipiell können die Polymerpartikel jede beliebige Form aufweisen. Vorzugsweise haben die Polymerpartikel jedoch die Form eines Zylinders oder eines elliptischen Zylinders, wobei, bedingt durch den Zerkleinerungsvorgang, die Stirnflächen nicht gerade zu sein brauchen, so daß die Polymerpartikel ganz besonders bevorzugt nur näherungsweise die Form eines Zylinders aufweisen. Ebenfalls bevorzugt beträgt der Durchmesser der zylindrischen Partikel zwischen 2,0 und 3,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 2,3 und 2,7 mm. Falls die Polymerpartikel die Form eines elliptischen Zylinders aufweisen, hat die lange Achse der Ellipse vorzugsweise eine Länge von 2,2 bis 3,5 mm, besonders bevorzugt eine Länge von 2,3 bis 2,7 mm, während die kurze Achse der Ellipse vorzugsweise 1 ,5 bis
2,5 mm, besonders bevorzugt 1,7 bis 2,3 mm lang ist.
Die erfindungsgemäßen Polymerpartikel können aus jedem, dem Fachmann bekannten Polymeren bestehen. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um thermo- plastische Polymere. Thermoplasten sond erfindungsgemäß alle Kunststoffe, die unter dem Einfluß von Druck und Temperatur fließfähig werden. Beispielhaft seien hier Polystyrol, hydriertes Polystyrol, Polyurethan, Polyamid, Polyester, Polyacetal, Polyacrylat, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Styrol- acrylnitril und ihre Copolymeren und entsprechende Blends genannt.
Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Polymerpartikel jedoch aus Polycarbonat. Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Homopoly- carbonate als auch Copolycarbonate. Die Polycarbonate können in bekannter Weise linear oder verzweigt sein.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-%, bis zu 50 Mol-% Carbonat- Gruppen in den geeigneten Polycarbonaten können durch aromatische Dicarbon- säureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbonsäuren in die Molekül- kette eingebaut enthalten, sind, genau bezeichnet, aromatische Polyestercarbonate.
Sie sollen unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate subsummiert werden.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in Hunderten von Patent- Schriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier nur auf „Schnell
Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, auf D.C. PREVORSEK, B.T. DEBONA and Y. KESTEN, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Morristown, New Jersey 07960, „Synthesis of Poly(ester Carbonate) Copolymers" in Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980), auf D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, N. Nouvertne', BAYER AG,
„Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648 bis 718 und schließlich auf Dres. U. Grigo, K. Kirchner und P.R. Müller „Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff- Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München/Wien, 1992, Seiten 117 bis 299 verwiesen.
Die erfindungsgemäßen Polymerpartikel werden vorzugsweise hergestellt, indem das geschmolzene Polycarbonat kontinuierlich in die gewünschte Form, vorzugsweise in einen Endloszylinder extrudiert und dann zerkleinert wird. Für die Zerkleinerung gibt es viele unterschiedliche Verfahrensweisen. So kann das Polymere z.B. unmittelbar nach dem Verlassen des Extruders in die erfindungsgemäßen Partikel zerteilt werden. Vorzugsweise wird das Polymere nach dem Extrudieren jedoch erst abgekühlt, so daß es zumindest schon teilweise ausgehärtet ist und dann geschnitten.
Die erfindungsgemäßen Polymerpartikel sind günstig in der Herstellung und weisen sehr gute Fördereigenschaften z.B. aus Silos oder in Rohrleitungen auf. Formmassen, die mit den erfindungsgemäßen Polymerpartikeln hergestellt worden sind, haben wesentlich weniger optische oder mechanische Fehlstellen als Formmassen, die mit Polymeren in Pulverform hergestellt worden sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymerpartikeln zur Herstellung von Formmassen.
Formmassen im Sinne der Erfindung sind alle dem Fachmann bekannten Form- massen, die mit den obengenannten Polymeren herstellbar sind. - 5 -
Besonders bevorzugt werden mit den erfindungsgemäßen Polymerpartikeln jedoch optische Artikel aus Polycarbonat hergestellt.
Optische Artikel im Sinne der Erfindung sind Gläser jeglicher Art, vorzugsweise Linsen oder Brillengläser, aber auch optische Massenspeicher wie z.B. die CD oder die CD-R.
Beispiele
Beispiel 1
Es wurde das Auslaufverhalten von Polycarbonatpartikeln, die einen elliptischen
Querschnitt aufweisen, aus einem Trichter in Anlehnung an die DIN 53 492 untersucht. Die Partikel hatten durchschnittlich folgende Abmaße:
- lange Achse der Ellipse = 3,3 mm - kurze Achse der Ellipse = 2,3 mm
- Länge, gemessen zwischen den beiden Schnittflächen des Partikels = 2,5 mm.
Daraus errechnet sich ein Verhältnis von Volumen zu Oberfläche von 0,48 mm.
Die Versuche wurden durchgeführt, indem jeweils 300 ml der Partikel in Trichter mit unterschiedlichen Auslaufdurchmessern zwischen 5 und 34 mm gefüllt wurden und dann die Auslauföffnung freigegeben wurde und dabei die Brückenbildung und die Auslaufzeit untersucht wurde. Je kleiner der Auslaufdurchmesser ist, bei dem noch ein zufriedenstellendes Trichterauslaufverhalten beobachtet werden kann, desto besser das Fließverhalten.
Es zeigt sich, daß die Partikel mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften noch bei einem Durchmesser von 15 mm ein zufriedenstellendes Trichterauslaufverhalten auf- weisen.
Formkö per, die mit diesen Polycarbonatpartikeln hergestellt wurden, wiesen keine optischen oder mechanischen Fehlstellen auf. - 7 - " -
Vergleichsbeispiel 2
Derselbe Versuch wurde mit Polycarbonat-Partikeln mit einem elliptischen Querschnitt und einer Länge der langen Achse der Ellipse von 3,3 mm und einer Länge der kurzen Achse der Ellipse von 2,7 mm und einer Länge zwischen den beiden
Schnittflächen von 3,1 mm durchgeführt. Daraus resultiert ein Verhältnis von Volumen zu Oberfläche von 0,5 mm.
Es zeigt sich, daß bei diesen Partikeln nur bei Trichtern mit einem Durchmesser von >20 mm ein zufriedenstellendes Trichterauslaufverhalten erzielt werden konnte, was auf ein schlechteres Fließverhalten als bei den Polycarbonatpartikeln gemäß Beispiel 1 schließen läßt.

Claims

- 8 -Patentansprüche
1. Polymerpartikel, bei denen das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche <0,5 mm ist und deren Länge zwischen 1,5 mm und 3 mm beträgt.
2. Polymerpartikel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen 0,49 und 0,38 mm ist.
3. Polymerpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Länge zwischen 2,2 mm und 2,8 mm beträgt.
4. Polymerpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel näherungsweise die Form eines Zylinders aufweisen.
5. Polymerpartikel gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Zylinders elliptisch ist.
6. Polymerpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aus Polycarbonat.
7. Verfahren zur Herstellung von Polymerpartikeln gemäß einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere durch eine Düse extrudiert, abgekühlt und dann in die gewünschte Länge geschnitten wird.
8. Verwendung der Polymerpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Formmassen.
9. Verwendung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassen aus Polycarbonat sind.
10. Verwendung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassen optische Artikel sind.
EP99906209A 1998-02-09 1999-01-27 Polymerpartikel Withdrawn EP1062080A1 (de)

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