WO2022029260A1 - Thermoplastische mischungen - Google Patents

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WO2022029260A1
WO2022029260A1 PCT/EP2021/071929 EP2021071929W WO2022029260A1 WO 2022029260 A1 WO2022029260 A1 WO 2022029260A1 EP 2021071929 W EP2021071929 W EP 2021071929W WO 2022029260 A1 WO2022029260 A1 WO 2022029260A1
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PCT/EP2021/071929
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Erik Gubbels
Maximilian LEHENMEIER
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Basf Se
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Definitions

  • the invention relates to thermoplastic blends containing:
  • thermoplastic blend consisting of:
  • A-1) 55 to 75% by weight of a polyester
  • A-2) 5 to 25% by weight of a high density or low density polyethylene
  • A-3) 10 to 25% by weight of an ionomer composed of at least one copolymer of:
  • the invention further relates to molded parts and hollow bodies produced using the thermoplastic mixtures and, in particular, hollow bodies produced by means of blow molding processes using the thermoplastic mixtures.
  • thermoplastics such as PET or PBT.
  • these mixtures must have certain rheological properties, among other things. What is important here is a good balance between strength and toughness on the one hand and sufficient flowability on the other to best fill the mold.
  • the addition of the ionomer increases the compatibility of the more polar PBT and non-polar HDPE with novel ternary blend properties.
  • the degree of dispersion of the HDPE in the PBT increases, the crystallization rate of the PBT increases with an increasing proportion of ionomer and overall the ternary phase of HDPE, PBT and ionomer can be regarded as a uniform alloy phase.
  • the object of the present invention was now to provide thermoplastic mixtures which are suitable for the production of hollow bodies and molded parts and whose composition on the one hand allows the setting of a balance between flowability, viscosity and crystallization rate that is suitable for processing and on the other hand the required strength and Impact strength in the manufactured hollow bodies and molded parts.
  • thermoplastic mixtures defined at the outset were found. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.
  • thermoplastic mixtures according to the invention contain 30 to 100% by weight of a thermoplastic blend consisting of:
  • A-1) 55 to 75% by weight of a polyester
  • A-2) 5 to 25% by weight of a high density or low density polyethylene
  • A-3) 10 to 25% by weight of an ionomer composed of at least one copolymer of: 3-1) 30 to 99% by weight of ethylene
  • thermoplastic mixtures also contain other additives as components B in a proportion of 0 to 70% by weight.
  • thermoplastic mixtures contain components A-1 in a proportion of 60 to 70% by weight and components A-3 in a proportion of 10 to 20% by weight.
  • a specific polyester, a specific HD or LD polyethylene or a specific ionomer starting material is usually used as components A-1, A-2 and A-3.
  • mixtures of such polyester, high-density or low-density polyethylene or ionomer starting materials can also be used.
  • even a specific polyester, HD or LD polyethylene or ionomer starting material is inherently a mixture of the respective polyester , HD or LD polyethylene or ionomer reactants.
  • polyesters A-1 based on aromatic dicarboxylic acids and an aliphatic or aromatic dihydroxy compound are used.
  • Preferred dicarboxylic acids are 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, terephthalic acid and isophthalic acid or mixtures thereof.
  • Up to 60 mole %, preferably not more than 10 mole %, of the aromatic dicarboxylic acids can be replaced by aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acids and cyclohexanedicarboxylic acids.
  • Diols having 2 to 6 carbon atoms in particular 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-hexanediol, 1,4- Cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and neopentyl glycol or mixtures thereof are preferred.
  • a first group of preferred polyesters A-1 are polyalkylene terephthalates, in particular those having 2 to 10 carbon atoms in the alcohol moiety.
  • Such polyalkylene terephthalates are known per se and are described in the literature. They contain an aromatic ring in the main chain derived from aromatic dicarboxylic acid.
  • the aromatic ring can also be substituted, for example by halogen such as chlorine and bromine or by C 1 -C 4 -alkyl groups such as methyl, ethyl, i- or n-propyl and n-, i- or t-butyl groups.
  • polyalkylene terephthalates can be prepared in a manner known per se by reacting aromatic dicarboxylic acids, their esters or other ester-forming derivatives with aliphatic dihydroxy compounds.
  • polyesters A-1 are polyalkylene terephthalates derived from alkanediols having 2 to 6 carbon atoms. Of these, particular preference is given to polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate and polybutylene terephthalate or mixtures thereof. Also preferred are PET and/or PBT which contain up to 1% by weight, preferably up to 0.75% by weight, of 1,6-hexanediol and/or 2-methyl-1,5-pentanediol as further monomer units.
  • the viscosity number ("VN") of the polyester A-1 is generally in the range from 50 to 220, preferably at least 140 ml/g, in particular at least 145 ml/g (measured in a 0.5% by weight solution in a phenol/o-dichlorobenzene mixture (weight ratio 1:1 at 25°C) according to ISO 1628).
  • polyesters whose carboxyl end group content is 0 to 100 mmol/kg, preferably 10 to 50 mmol/kg and in particular 15 to 40 mmol/kg of polyester.
  • Polyesters of this type can be produced, for example, by the process of DE-A 44 01 055.
  • the carboxyl end group content is usually determined by titration methods (e.g. potentiometry).
  • thermoplastic mixtures contain a mixture of polyesters as component A-1, where at least one is PBT.
  • the proportion of polyethylene terephthalate, for example, in the mixture is preferably up to 50% by weight, in particular 10 to 35% by weight, based on 100% by weight of A).
  • PET recyclates also known as scrap PET
  • PET recyclates can optionally be used in a mixture with polyalkylene terephthalates such as PBT.
  • Recyclates are generally understood to mean: 1) so-called “post-industrial recyclates”: these are production waste from polycondensation or processing, e.g. sprues from injection molding, start-up goods from injection molding or extrusion or edge sections of extruded sheets or films.
  • post-consumer recyclate plastic items that are collected and processed after use by the end consumer.
  • plastic items that are collected and processed after use by the end consumer.
  • bias-moulded PET bottles for mineral water, soft drinks and juices.
  • Both types of recyclate can be in the form of regrind or granules.
  • the raw recyclates are melted and granulated in an extruder after separation and cleaning. This usually facilitates handling, pourability and metering for further processing steps.
  • Both granulated and ground recyclates can be used, with the maximum edge length being 10 mm, preferably less than 8 mm.
  • the residual moisture content after drying should be ⁇ 0.2%, in particular ⁇ 0.05%.
  • the aromatic dihydroxy compounds preferably have the general formula in which Z is an alkylene or cycloalkylene group with up to 8 carbon atoms, an arylene group with up to 12 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfonyl group, an oxygen or sulfur atom or a chemical bond and m is 0-2.
  • the compounds can also carry Ci-Cß-alkyl or alkoxy groups and fluorine, chlorine or bromine as substituents on the phenylene groups.
  • polyalkylene terephthalates and fully aromatic polyesters. These generally contain from 20 to 98% by weight of the polyalkylene terephthalate and from 2 to 80% by weight of the fully aromatic polyester.
  • polyester block copolymers such as copolyether esters can also be used.
  • Such products are known per se and in the literature, for example in US-A 3,651,014.
  • Corresponding products are also commercially available, for example Hytrel® (DuPont).
  • polyesters should also be understood as meaning halogen-free polycarbonates.
  • Suitable halogen-free polycarbonates are those based on diphenols of the general formula where Q is a single bond, a Ci to Cs alkylene, a C2 to Cs alkylidene, a C3 to Cß cycloalkylidene group, a C6 to Ci2 arylene group and -O-, -S- or -SO2 - means and m is an integer from 0 to 2.
  • the diphenols can also have substituents on the phenylene radicals, such as Ci to Cß-alkyl or Ci to Cß-alkoxy.
  • diphenols of the formula examples include hydroquinone, resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, 2,4-bis(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane, 1, 1-bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexane. 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane and 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexane and 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexane.
  • both homopolycarbonates and copolycarbonates are suitable as component A; the copolycarbonates of bisphenol A are preferred in addition to the bisphenol A homopolymer.
  • the suitable polycarbonates can be branched in a known manner, preferably by incorporating from 0.05 to 2.0 mol %, based on the sum of the diphenols used, of at least trifunctional compounds, for example those having three or more than three phenolic compounds OH groups.
  • Polycarbonates which have proven to be particularly suitable have relative viscosities q rei of from 1.10 to 1.50, in particular from 1.25 to 1.40. This corresponds to average molecular weights M w (weight average) of from 10,000 to 200,000, preferably from 20,000 to 80,000 g/mol.
  • the diphenols of the general formula are known per se or can be prepared by known processes.
  • the polycarbonates can be prepared, for example, by reacting the diphenols with phosgene using the phase interface method or with phosgene using the homogeneous-phase method (the so-called pyridine method), the molecular weight to be set in each case being achieved in a known manner using a corresponding amount of known chain terminators. (Regarding polydiorganosiloxane-containing polycarbonates see, for example, DE-OS 33 34 782).
  • chain terminators are phenol, pt-butylphenol, but also long-chain alkylphenols such as 4-(1,3-tetramethylbutyl)phenol, according to DE-OS 28 42 005, or monoalkylphenols or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents according to DE-A 35 06 472, such as p-nonylphenyl, 3,5-di-t-butylphenol, pt-octylphenol, p-dodecylphenol, 2-(3,5-dimethylheptyl)phenol and 4-( 3,5-dimethylheptyl)-phenol.
  • long-chain alkylphenols such as 4-(1,3-tetramethylbutyl)phenol, according to DE-OS 28 42 005, or monoalkylphenols or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents according to DE-A 35 06 472, such as
  • Halogen-free polycarbonates in the context of the present invention means that the polycarbonates are built up from halogen-free diphenols, halogen-free chain terminators and optionally halogen-free branching agents, the content of minor ppm amounts of saponifiable chlorine resulting, for example, from the production of the polycarbonates with phosgene using the phase interface process, is not to be regarded as containing halogens within the meaning of the invention.
  • Such polycarbonates with ppm contents of saponifiable chlorine are halogen-free polycarbonates for the purposes of the present invention.
  • Suitable components A) which may be mentioned are amorphous polyester carbonates, where phosgene has been replaced by aromatic dicarboxylic acid units, such as isophthalic acid and/or terephthalic acid units, during production.
  • aromatic dicarboxylic acid units such as isophthalic acid and/or terephthalic acid units
  • thermoplastic mixtures according to the invention contain 10 to 25% by weight of an ionomer composed of at least one copolymer of:
  • Preferred metal ions are sodium, potassium or zinc, in particular sodium or potassium, or mixtures thereof.
  • the use of sodium is particularly preferred.
  • the percentage of neutralization can be determined, for example, by flame atomic absorption spectrometry using commercially available devices.
  • ionomers are understood to mean ionic polymers which contain large proportions of hydrophobic monomers and mostly small proportions of comonomers which carry ionic groups.
  • ionomers can be obtained by direct copolymerization and are converted into salts by means of a subsequent reaction (for example with alkali metal hydroxide solutions for the production of the alkali-containing ionomers).
  • Preferred components 3-3 are selected from the group consisting of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids, dicarboxylic acids and functional derivatives of these acids.
  • Such preferred components 3-3 are in particular selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride, acrylic esters and methacrylic esters each having 1 to 18 carbon atoms in the alcohol part of the latter esters.
  • esters having 1 to 12 carbon atoms, in particular having 2 to 10 carbon atoms are preferred.
  • Examples of these are methyl, ethyl, propyl, n-, i-butyl and t-butyl, 2-ethylhexyl, octyl and decyl acrylates and the corresponding esters of methacrylic acid.
  • n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly noteworthy.
  • the olefin polymers may contain latent acid-functional monomers of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids.
  • latent acid-functional monomers of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids.
  • examples of this are tertiary alkyl esters of acrylic acid, methacrylic acid, in particular tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate or dicarboxylic acid derivatives such as monoesters of maleic acid and fumaric acid or derivatives of these acids as monomers of component 3-3.
  • Latently acid-functional monomers are to be understood as meaning those compounds which form free acid groups under the polymerization conditions and/or when the olefin polymers are incorporated into the molding compositions.
  • the component preferably contains component A-3 as components
  • component A-3 contains as components
  • the ethylene copolymers described above can be prepared by processes known per se, preferably by random copolymerization under high pressure and elevated temperature.
  • the melt index of the ethylene copolymers is generally in the range of 1 to 80 g/10 min (measured at 190°C and 2.16 kg load).
  • the molecular weight of these ethylene- ⁇ -olefin copolymers is between 10,000 and 500,000 g/mol, preferably between 15,000 and 400,000 g/mol (Mn, determined by means of GPC in 1,2,4-trichlorobenzene with polystyrene calibration).
  • ethylene-a-olefin copolymers produced by means of so-called single site catalysts are used. Further details can be found in US 5,272,236.
  • the ethylene- ⁇ -olefin copolymers have a molecular weight distribution of less than 4, preferably less than 3.5, which is narrow for polyolefins.
  • the molding compositions according to the invention can contain 0 to 70% by weight, in particular up to 50% by weight, of other additives and processing aids which are different from component A, based on 100% by weight of the sum of components A and B.
  • Customary additives B are, for example, in amounts of up to 40% by weight, preferably up to 15% by weight, of rubber-elastic polymers (often also referred to as impact modifiers, elastomers or rubbers).
  • impact modifiers are rubbers which can have functional groups. Mixtures of two or more different impact-modifying rubbers can also be used.
  • Rubbers that increase the toughness of the molding compositions generally contain an elastomeric fraction that has a glass transition temperature of less than -10° C., preferably less than -30° C., and they contain at least one functional group that interacts with the polyamide can react.
  • suitable functional groups are carboxylic acid, carboxylic anhydride, carboxylic ester, carboxamide, carboximide, amino, hydroxyl, epoxide, urethane or oxazoline groups, preferably carboxylic acid anhydride groups.
  • the preferred functionalized rubbers include functionalized polyolefin rubbers made up of the following components:
  • Ci-Ci2-alkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid or mixtures of such esters 3. 0 to 45% by weight of a Ci-Ci2-alkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid or mixtures of such esters,
  • alpha-olefins examples include ethylene, propylene, 1-butylene, 1-pentylene, 1-hexylene, 1-heptylene, 1-octylene, 2-methylpropylene, 3-methyl-1-butylene and 3-ethyl-1 -butylene are mentioned, ethylene and propylene being preferred.
  • Suitable diene monomers are conjugated dienes having 4 to 8 carbon atoms, such as isoprene and butadiene, and non-conjugated dienes having 5 to 25 carbon atoms, such as penta-1,4-diene and hexa-1,4-diene 1,5-hexadiene, 2,5-dimethylhexa-1,5-diene and octa-1,4-diene, cyclic dienes such as cyclopentadiene, cyclohexadienes, cyclooctadienes and dicyclopentadiene, and alkenylnorbornenes such as 5-ethylidene -2-norbornene, 5-butylidene-2-norbornene, 2-methallyl-5-norbornene, 2-isopropenyl-5-norbornene and tricyclodienes such as 3-methyltricyclo-(5.2.1.0.2.6)-3,8-decadiene, o- called
  • Hexa-1,5-diene, 5-ethylidene-norbornene and dicyclopentadiene are preferred.
  • the diene content is preferably from 0.5 to 50% by weight, in particular from 2 to 20% by weight and particularly preferably from 3 to 15% by weight, based on the total weight of the olefin polymer.
  • suitable esters are methyl, ethyl, propyl, n-butyl, i-butyl and 2-ethylhexyl, octyl and decyl acrylates or the corresponding esters of methacrylic acid. Of these, methyl, ethyl, propyl, n-butyl and 2-ethylhexyl acrylate or methacrylate are particularly preferred.
  • the olefin polymers can also contain acid-functional and/or latently acid-functional monomers of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids.
  • ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids are acrylic acid, methacrylic acid, tertiary alkyl esters of these acids, in particular tert-butyl acrylate, and dicarboxylic acids such as maleic acid and fumaric acid, or derivatives of these acids and their monoesters.
  • Latently acid-functional monomers are to be understood as meaning those compounds which form free acid groups under the polymerization conditions or when the olefin polymers are incorporated into the molding compositions.
  • Examples include anhydrides of dicarboxylic acids having 2 to 20 carbon atoms, in particular maleic anhydride and tertiary C 1 -C 12 alkyl esters of the acids mentioned above, in particular tert-butyl acrylate and tert-butyl methacrylate.
  • olefin polymers of 50 to 98.9% by weight, in particular 60 to 94.85% by weight, of ethylene and 1 to 50% by weight, in particular 5 to 40% by weight, of an ester of 0.1 to 20.0% by weight of acrylic or methacrylic acid , In particular 0.15 to 15 wt .-% glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate, acrylic acid and / or maleic anhydride.
  • Particularly suitable functionalized rubbers are ethylene-methyl methacrylate-glycidyl methacrylate, ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate, ethylene-methyl acrylate-glycidyl acrylate and ethylene-methyl methacrylate-glycidyl acrylate polymers.
  • the polymers described above can be prepared by processes known per se, preferably by statistical copolymerization under high pressure and elevated temperature.
  • the melt index of these copolymers generally ranges from 1 to 80 g/10 min (measured at 190°C and 2.16 kg load).
  • Core-shell graft rubbers are another group of suitable rubbers. These are graft rubbers produced in emulsion, which consist of at least one hard and one soft component.
  • a hard component is usually understood to mean a polymer with a glass transition temperature of at least 25° C.
  • a soft component is a polymer with a glass transition temperature of at most 0°C.
  • These products have a structure consisting of a core and at least one shell, the structure resulting from the order in which the monomers are added.
  • the soft components are generally derived from butadiene, isoprene, alkyl acrylates, alkyl methacrylates or siloxanes and, if appropriate, other comonomers.
  • Suitable siloxane cores can be produced, for example, from cyclic oligomeric octamethyltetrasiloxane or tetravinyltetramethyltetrasiloxane. These can be reacted, for example, with gamma-mercaptopropylmethyldimethoxysilane in a ring-opening cationic polymerization, preferably in the presence of sulfonic acids, to give the soft siloxane cores.
  • the siloxanes can also be crosslinked, for example by carrying out the polymerization reaction in the presence of silanes having hydrolyzable groups such as halogen or alkoxy groups such as tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane or phenyltrimethoxysilane.
  • suitable comonomers are styrene, acrylonitrile and crosslinking or grafting monomers having more than one polymerizable double bond, such as diallyl phthalate, divinylbenzene, butanediol diacrylate or triallyl(iso)cyanurate.
  • the hard constituents are generally derived from styrene, alpha-methylstyrene and their copolymers, preference being given here to acrylonitrile, methacrylonitrile and methyl methacrylate as comonomers.
  • Preferred core-shell graft rubbers contain a soft core and a hard shell or a hard core, a first soft shell and at least one further hard shell.
  • Functional groups such as carbonyl, carboxylic acid, acid anhydride, acid amide, acid imide, carboxylic acid ester, amino, hydroxyl, epoxy, oxazoline, urethane, urea, lactam or halobenzyl groups are preferably incorporated here through the addition of suitably functionalized monomers during the polymerization of the last shell.
  • Suitable functionalized monomers are maleic acid, maleic anhydride, mono- or diesters of maleic acid, tert-butyl (meth)acrylate, acrylic acid, glycidyl (meth)acrylate and vinyloxazoline.
  • the proportion of monomers with functional groups is generally from 0.1 to 25% by weight, preferably from 0.25 to 15% by weight, based on the total weight of the core-shell graft rubber.
  • the weight ratio of soft to hard components is generally 1:9 to 9:1, preferably 3:7 to 8:2.
  • Rubbers of this type are known per se and are described, for example, in publication EP 0 208 187.
  • the incorporation of oxazine groups for functionalization can be carried out according to EP 0 791 606, for example.
  • polyester elastomers are understood as meaning segmented copolyetheresters which contain long-chain segments which are generally derived from poly(alkylene) ether glycols and short-chain segments which are derived from low molecular weight diols and dicarboxylic acids. Products of this type are known per se and are described in the literature, for example in US Pat. No. 3,651,014. Corresponding products are also commercially available under the names Hytrel TM (Du Pont), Arnitel TM (Akzo) and Pelprene TM (Toyobo Co. Ltd.). Mixtures of different rubbers can of course also be used.
  • Fibrous or particulate fillers such as glass fibers, glass beads, amorphous silica, calcium silicate, calcium metasilicate, magnesium carbonate, kaolin, chalk, powdered quartz, mica, barium sulfate and feldspar can be added as additives to component B.
  • Fibrous fillers B are used in amounts of up to 60% by weight, in particular up to 35% by weight, and particulate fillers are used in amounts of up to 30% by weight, in particular up to 10% by weight, based on the overall mixture of the thermoplastic mixture.
  • Aramid fibers and potassium titanate fibers may be mentioned as preferred fibrous fillers, with glass fibers being particularly preferred as E-glass. These can be used as rovings or cut glass in the commercially available shapes.
  • Laser-absorbing materials such as carbon fibers, soot, graphite, graphene or carbon nanotubes can also be used as fillers. In the given case, these are preferably used in amounts of less than 1% by weight, particularly preferably less than 0.05% by weight.
  • the surface of the fibrous fillers can be pretreated with a silane compound to improve compatibility with the thermoplastic.
  • Suitable silane compounds are those of the general formula
  • n is an integer from 2 to 10
  • m is an integer from 1 to 5
  • k is an integer from 1 to 3, preferably 1.
  • Preferred silane compounds are aminopropyltrimethoxysilane, aminobutyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, aminobutyltriethoxysilane and the corresponding silanes which contain a glycidyl group as the X substituent.
  • the silane compounds are generally used in amounts of from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 1.5% by weight and in particular from 0.2 to 0.5% by weight (based on component B) for surface coating.
  • Needle-shaped mineral fillers are also suitable.
  • needle-shaped mineral fillers are understood to mean a mineral filler with a strongly pronounced needle-shaped character. Needle-shaped wollastonite is an example.
  • the mineral preferably has an L/D (length:diameter) ratio of from 8:1 to 35:1, preferably from 8:1 to 11:1.
  • the mineral filler can optionally be pretreated with the aforementioned silane compounds; the pretreatment is however, not essential.
  • thermoplastic mixtures according to the invention can be used as usual processing aids such as stabilizers, antioxidants, agents against heat decomposition and decomposition by ultraviolet light, lubricants and mold release agents, nucleating agents such as sodium phenylphosphinate, aluminum oxide, silicon dioxide, nylon 22 and colorants such as dyes and pigments or plasticizers, etc .
  • thermoplastic mixtures according to the invention contain 0 to 5% by weight of talcum as the preferred nucleating agent B. If used, this is preferably used in amounts of from 0.001 to 4% by weight, in particular from 0.01 to 1% by weight.
  • Talcum is a hydrated magnesium silicate in which other trace elements such as Mn, Ti, Cr, Ni, Na and K are present and OH groups can be replaced by fluoride.
  • talc whose particle size is 100% less than 20 ⁇ m.
  • the particle size distribution is usually determined by sedimentation analysis and is preferably ⁇ 20 ⁇ m: 100% by weight, ⁇ 10 ⁇ m: 99% by weight, ⁇ 5 ⁇ m: 85% by weight, ⁇ 3 ⁇ m: 60% by weight, ⁇ 2 pm: 43% by weight.
  • Such products are known as Micro-Talc I.T. extra commercially available.
  • antioxidants and heat stabilizers are sterically hindered phenols and/or phosphites, hydroquinones, aromatic secondary amines such as diphenylamines, various substituted representatives of these groups and mixtures thereof in concentrations of up to 1% by weight, based on the weight of the thermoplastic molding compositions.
  • UV stabilizers which are generally used in amounts of up to 2% by weight, based on the molding composition.
  • thermoplastic mixtures according to the invention can be esters or amides of saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acids having 10 to 40, preferably 16 to 22, carbon atoms with aliphatic saturated alcohols or amines having 2 to 40, preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • the carboxylic acids can be monobasic or dibasic. Examples which may be mentioned are pelargonic acid, palmitic acid, lauric acid, margaric acid, dodecanedioic acid, behenic acid and particularly preferably stearic acid, capric acid and montanic acid (mixture of fatty acids having 30 to 40 carbon atoms).
  • the aliphatic alcohols can be monovalent to tetravalent.
  • examples of alcohols are n-butanol, n-octanol, stearyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, pentaerythritol, glycerol and pentaerythritol being preferred.
  • the aliphatic amines can be mono- to trivalent. Examples of these are stearylamine, ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, di(6-aminohexyl)amine, with ethylenediamine and hexamethylenediamine being particularly preferred.
  • Preferred esters or amides are accordingly glycerol distearate, glycerol tristearate, ethylenediamine distearate, glycerol monopalmitate, glycerol trilaurate, glycerol monobehenate and pentaerythritol tetrastearate.
  • Mixtures of different esters or amides or esters with amides in combination can also be used, the mixing ratio being arbitrary.
  • polyether polyols or polyester polyols which have been esterified or etherified with monobasic or polybasic carboxylic acids, preferably fatty acids.
  • Suitable products are commercially available, for example as Loxiol® EP 728 from Henkel KGaA.
  • Preferred ethers derived from alcohols and ethylene oxide have the general formula
  • R is an alkyl group having 6 to 40 carbon atoms and n is an integer greater than or equal to 1.
  • R is a saturated C 16 - to C 12 -fatty alcohol with n approximately 50, which is commercially available as Lutensol® AT 50 from BASF.
  • lubricants, glidants and mold release agents are long-chain fatty acids (e.g. stearic acid or behenic acid), their salts (e.g. Ca or Zn stearate) or montan waxes (mixtures of straight-chain, saturated carboxylic acids with chain lengths from 28 to 32 carbon atoms) and Ca or Na montanate and low molecular weight polyethylene or polypropylene waxes.
  • lubricants, glidants and mold release agents are usually used in amounts of up to 1% by weight, based on the mixture as a whole.
  • plasticizers as additives of component B are dioctyl phthalate, dibenzyl phthalate, butylbenzyl phthalate, hydrocarbon oils, N-(n-butyl)benzenesulfonamide.
  • the molding compositions according to the invention can also contain 0 to 2% by weight of fluorine-containing ethylene polymers. These are polymers of ethylene with a fluorine content of 55 to 76% by weight, preferably 70 to 76% by weight.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers or tetrafluoroethylene copolymers with smaller proportions (generally up to 50% by weight) of copolymerizable ethylenically unsaturated monomers.
  • fluorine-containing ethylene polymers are homogeneously distributed in the molding compositions and preferably have a particle size d 50 (number average) in the range from 0.05 to 10 ⁇ m, in particular from 0.1 to 5 ⁇ m. These small particle sizes can be achieved with particular preference by using aqueous dispersions of fluorine-containing ethylene polymers and incorporating them into a polyester melt.
  • thermoplastic mixtures according to the invention can be prepared by processes known per se, by mixing and then mixing the starting components A-1, A-2, A-2 and B in customary mixing devices such as (twin) screw extruders, Brabender mills or Banbury mills extruded. After extrusion, the extrudate can be cooled and chopped up. Individual starting components can also be premixed and then the remaining starting components can be added individually and/or also mixed. The mixing temperatures are generally between 230 and 320°C. In particular, individual components, e.g. A-3 and/or B, can also be added "hot feed" or directly into the intake of the extruder.
  • thermoplastic mixtures according to the invention are also claimed.
  • hollow bodies are claimed which have been produced using the thermoplastic mixtures according to the invention by means of blow molding processes such as, for example, extrusion blow molding and stretch blow molding.
  • Viscosity 160 ml/g (VN measured in 0.5% by weight solution from
  • Component A-2 is a compound having Component A-2:
  • a mixture of 70% by weight Ultradur® B6550, 10% by weight Surlyn® 1707 and 20% by weight HDPE HTA108 were mixed in granular form and dried at 80° C. overnight.
  • This mixture was fed into a twin screw extruder (Type CTW100, Thermo Fischer Polylab QC) which is equipped by the manufacturer with screws for intensive mixing.
  • the extruder was operated at a rotation speed of 140 rpm at a nominal 250°C.
  • the melting temperature was determined to be approx. 260°C.
  • the extruded strands were cooled in a water bath and granulated. The granules obtained were made available for the Rheotens analysis.
  • FIG. 1 describes the measuring setup of a Göttfert capillary rheometer Rheograph 25/35.
  • the cylindrical housing seen at the top of the picture accommodates the coaxially arranged one Inflow of the melt with the heater, which is located around it like a jacket.
  • a bottom plate 15 mm high contains a nozzle with a diameter of 1.2 mm (D) through which the molten thermoplastic mixture is seen to flow out.
  • D 1.2 mm
  • the distance between the outlet of the strand of melt and where it is picked up by the two rotating rolls is referred to as the "spinline" with a length L (in the present case 100 mm).
  • the melt strand is stretched.
  • the resistance of the melt strand to this elongation is measured using a force balance, which is connected to the attachment of the two rollers. The elongation and thus the force acting on the rollers is measured until the strand of melt breaks off.
  • the melt strand is fed in at a constant extrusion rate equivalent to a shear rate y of 15 s 1 .
  • the initial speed of the two rollers is selected so that it corresponds to the current speed v s of the melt strand, although this can be lower than the extrusion speed v 0 according to equation (1) above if the melt strand increases in volume after exiting the die.
  • the force balance signal is zero initially when the material is not yet being stretched by the counter-rotating rollers. The force signal is calibrated with appropriate weights.
  • the measured force F can be plotted against the tension ratio v/v 0 in the form of an elongation diagram.
  • the maximum force when the strand of melt breaks is referred to as the melt strength, while the maximum draw ratio is referred to as the extensibility or pull-out capacity of the melt.
  • thermoplastic mixtures Based on the rheometer measurements described above, the melt strength values were determined for various thermoplastic mixtures.
  • the compositions of Comparative Examples 1 to 3 are based on the published compositions in publications D1, D2 and D3 (see the prior art listed at the outset).
  • Examples 1 to 4 on the other hand, comprise thermoplastic mixtures according to the invention.
  • thermoplastic mixtures according to the invention have values of almost 20 to almost 30. Since the measurement procedure (point III.) focuses in particular on the expansion and flow behavior of thermoplastic mixtures, it can be assumed that the properties of the thermoplastic mixtures are also reflected in the processing by shaping methods, such as blow molding.
  • the thermoplastic mixtures according to the invention effectively reduce the undesired, rapid tearing of the melt strand ("flowing away/dripping off of the thermoplastic mixture") during processing.

Abstract

Thermoplastische Mischungen, enthaltend: A) 30 bis 100 Gew.-% eines thermoplastischen Blends bestehend aus: A-1) 55 bis 75 Gew.-% eines Polyesters, A-2) 5 bis 25 Gew.-% eines HD- oder LD-Polyethylens, A-3) 10 bis 25 Gew.-% eines Ionomers aufgebaut aus mindestens einem Copoly-merisat aus: 3-1) 30 bis 99 Gew.-% Ethylen 3-2) 0 bis 60 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1-Buten und Propylen und 3-3) 0,01 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausge-wählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäurean-hydriden und Carbonsäureestern, mit der Maßgabe, dass der Anteil an Carbonsäuren 30 bis 100 Gew.-%, der Anteil an Carbonsäureanhydri-den und/oder Carbonsäureestern komplementär 0 bis 70 Gew.-% be-trägt und und der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 20 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe beste-hend aus Natrium, Kalium und Zink ersetzt ist, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten 3-1, 3-2 und 3-3 zu 100 Gew.-% ergänzt, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A-1, A-2 und A-3 zu 100 Gew.-% ergänzt, B) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A) und B) zu 100 Gew.-% er-gänzt.

Description

Thermoplastische Mischungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft thermoplastische Mischungen, enthaltend:
A) 30 bis 100 Gew.-% eines thermoplastischen Blends bestehend aus:
A-1) 55 bis 75 Gew.-% eines Polyesters,
A-2) 5 bis 25 Gew.-% eines HD- oder LD-Polyethylens,
A-3) 10 bis 25 Gew.-% eines Ionomers aufgebaut aus mindestens einem Copolymerisat aus:
3-1) 50 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 60 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 1 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern, mit der Maßgabe, dass der Anteil an Carbonsäuren 30 bis 100 Gew.-%, der Anteil an Carbonsäureanhydriden und/oder Carbonsäureestern komplementär 0 bis 70 Gew.-% beträgt und und der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 20 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kalium und Zink ersetzt ist, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten 3-1 , 3-2 und 3-3 zu 100 Gew.-% ergänzt, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A-1 , A-2 und A-3 zu 100 Gew.- % ergänzt,
B) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A) und B) zu 100 Gew.-% ergänzt.
Weiter betrifft die Erfindung Formteile und Hohlkörper hergestellt under Verwendung der thermoplastischen Mischungen und insbesondere Hohlkörper hergestellt mittels Blasform-Verfahren unter Verwendung der thermoplastischen Mischungen.
Für die Herstellung von Hohlkörpern und Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen werden in der Regel Mischungen verwendet, welche thermoplastische Kunststoffe, wie z.B. PET oder PBT, enthalten. Damit diese Mischungen den Anforderungen des jeweiligen (Um)Formver- fahrens genügen, müssen sie u.a. bestimmte rheologische Eigenschaften besitzen. Wichtig ist hierbei eine gute Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Zähigkeit einerseits und ausreichender Fließfähigkeit zur bestmöglichen Ausfüllung der Form andererseits.
In den Publikationen von M. Joshi et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 43, 311 - 328, 1991 ("D1"), M. Joshi et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 45, 1837 - 1847 1992 ("D2") und M. Joshi et al., POLYMER Volume 35, Number 17, 3679 - 3685, 1994 ("D3") werden Blends aus PBT und HDPE und die Wirkung von lonomeren auf die Mischbarkeit der beiden Kunststoffe untersucht. Bilden PBT und HDPE alleine zweiphasige Mischungen, so bewirkt die Zugabe des Ionomers (eines Ethylen-Methacrylsäure-Copolymers mit teilweisem Ersatz des aciden Wasserstoffs durch Natrium) eine Erhöhung der Kompatibilität des eher polaren PBT und unpolaren HDPE mit neuartigen Eigenschaften der ternären Mischung. So erhöht sich der Dispersionsgrad des HDPE im PBT, die Kristallisationsrate des PBT erhöht sich mit zunehmendem Anteil von Ionomer und insgesamt kann die ternäre Phase aus HDPE, PBT und Ionomer als einheitliche Legierungsphase angesehen werden.
In der Veröffentlichung WO 1990/14391 A1 ("D4") werden Mischungen beansprucht aus (i) Polyestern, (ii-i) entweder Natrium- oder Kalium-Salzen von Carbonsäuren mit 7 - 25 Kohlenstoffatomen oder (ii-ii) Natrium- oder Kalium-Salzen von ionischen Copolymeren aus a-Olefinen, welche 2 - 5 Kohlenstoffatome enthalten, und a, ß-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, welche 3 - 5 Kohlenstoffatome enthalten, und (iii) Polyolefinen mit einem massengewichteten Molekurgewicht von 1.000 - 20.000. Gemäß D4 zeichnen sich diese Mischungen durch erhöhte Schlagfestigkeit aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, thermoplastische Mischungen zur Verfügung zu stellen, welche zur Herstellung von Hohlkörpern und Formteilen geeignet sind und deren Zusammensetzung einerseits die Einstellung einer für die Prozessierung ausgewogenen Balance zwischen Fließfähigkeit, Viskosität und Kristallisationsgeschwindigkeit gestattet und andererseits zu der benötigten Festigkeit und Schlagzähigkeit in den gefertigten Hohlkörpern und Formteilen führt.
Demgemäß wurden die eingangs definierten thermoplastischen Mischungen gefunden. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Als Komponente A enthalten die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen 30 bis 100 Gew.-% eines thermoplastischen Blends bestehend aus:
A-1) 55 bis 75 Gew.-% eines Polyesters,
A-2) 5 bis 25 Gew.-% eines HD- oder LD-Polyethylens,
A-3) 10 bis 25 Gew.-% eines Ionomers aufgebaut aus mindestens einem Copolymerisat aus: 3-1 ) 30 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 60 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 0,01 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern, mit der Maßgabe, dass der Anteil an Carbonsäuren 30 bis 100 Gew.-%, der Anteil an Carbonsäureanhydriden und/oder Carbonsäureestern komplementär 0 bis 70 Gew.-% beträgt und und der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 20 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kali-um und Zink ersetzt ist, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten 3-1 , 3-2 und 3-3 zu 100 Gew.-% ergänzt.
Ergänzend zu 100 Gew.-% enthalten die thermoplastischen Mischungen noch weitere Zusatzstoffe als Komponenten B in einem Anteil von 0 bis 70 Gew.-%.
Bevorzugte thermoplastische Mischungen enthalten Komponenten A-1 in einem Anteil von 60 bis 70 Gew.-% und Komponenten A-3 in einem Anteil von 10 bis 20 Gew.-%.
Angemerkt sei hier, dass zwar üblicherweise als Komponenten A-1 , A-2 und A-3 ein spezifisches Polyester-, ein spezifisches HD- oder LD-Polyethylen- bzw. ein spezifisches lonomer- Edukt eingesetzt wird. Es können jedoch auch jeweile Mischungen von solchen Polyester-, HD- oder LD-Polyethylen- bzw. lonomer-Edukten Verwendung finden. Im Übrigen sei auch angemerkt (was dem Fachmann aber geläufig ist), dass selbst ein spezifisches Polyester-, HD- oder LD-Polyethylen- bzw. lonomer-Edukt an sich, aufgrund herstellungsbedingter Molmassen-Ver- teilung, inhärent eine Mischung jeweiliger Polyester-, HD- oder LD-Polyethylen- bzw. lonomer- Edukte darstellt.
Allgemein werden Polyester A-1 auf Basis von aromatischen Dicarbonsäuren und einer aliphatischen oder aromatischen Dihydroxyverbindung verwendet.
Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nennen. Bis zu 60 mol-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 mol-% der aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren ersetzt werden.
Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2 bis 6 Kohlenstoff-atomen, insbesondere 1 ,2-Ethandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,4-Hexandiol, 1 ,4- Cyclohexandiol, 1 ,4-Cyclohexandimethanol und Neopentylglykol oder deren Mischungen bevorzugt.
Eine erste Gruppe bevorzugter Polyester A-1 sind Polyalkylenterephthalate, insbesondere solche mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkoholteil.
Derartige Polyalkylenterephthalate sind an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Sie enthalten einen aromatischen Ring in der Hauptkette, der von der aromatischen Dicarbonsäure stammt. Der aromatische Ring kann auch substituiert sein, z.B. durch Halogen wie Chlor und Brom oder durch Ci-C4-Alkylgruppen wie Methyl-, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und n-, i- bzw. t- Butylgruppen.
Diese Polyalkylenterephthalate können durch Umsetzung von aromatischen Dicarbonsäuren, deren Estern oder anderen esterbildenden Derivaten mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in an sich bekannter Weise hergestellt werden.
Als besonders bevorzugte Polyester A-1 sind Polyalkylenterephthalate, die sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten, zu nennen. Von diesen werden insbesondere Polyethylentereph- thalat, Polypropylenterephthalat und Polybutylenterephthalat oder deren Mischungen bevorzugt. Weiterhin bevorzugt sind PET und/oder PBT, welche bis zu 1 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 0,75 Gew.-% 1 ,6-Hexandiol und/oder 2-Methyl-1 ,5-Pentandiol als weitere Monomereinheiten enthalten.
Die Viskositätszahl ("VZ") der Polyester A-1 liegt im Allgemeinen im Bereich von 50 bis 220, vorzugsweise von mindestens 140 ml/g, insbesondere mindestens 145 ml/g (gemessen in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzolgemisch (Gew.-Verh. 1 :1 bei 25°C) gemäß ISO 1628).
Insbesondere bevorzugt sind Polyester, deren Carboxylendgruppengehalt 0 bis 100 mmol/kg, bevorzugt 10 bis 50 mmol/kg und insbesondere 15 bis 40 mmol/kg Polyester beträgt. Derartige Polyester können beispielsweise nach dem Verfahren der DE-A 44 01 055 hergestellt werden. Der Carboxylendgruppengehalt wird üblicherweise durch Titrationsverfahren (z.B. Potentiometrie) bestimmt.
Insbesondere bevorzugte thermoplastische Mischungen enthalten als Komponente A-1 eine Mischung aus Polyestern, wobei mindestens einer PBT ist. Der Anteil z.B. des Polyethylentereph- thalates beträgt vorzugsweise in der Mischung bis zu 50, insbesondere 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% A).
Weiterhin können auch PET-Rezyklate (auch scrap-PET genannt) gegebenenfalls in Mischung mit Polyalkylenterephthalaten wie PBT eingesetzt werden.
Unter Rezyklaten versteht man im Allgemeinen: 1) sogenannte "Post-Industrial-Rezyklate": hierbei handelt es sich um Produktionsabfälle bei der Polykondensation oder bei der Verarbeitung, z.B. Angüsse bei der Spritzgussverarbeitung, Anfahrware bei der Spritzgussverarbeitung oder Extrusion oder Randabschnitte von extrudierten Platten oder Folien.
2) sogenannte "Post-Consumer-Rezyklat": hierbei handelt es sich um Kunststoffartikel, die nach der Nutzung durch den Endverbraucher gesammelt und aufbereitet werden. Der mengenmäßig bei weitem dominierende Artikel sind biasgeformte PET Flaschen für Mineralwässer, Softdrinks und Säfte.
Beide Arten von Rezyklaten können entweder als Mahlgut oder in Form von Granulat vorliegen. Im letzteren Fall werden die Roh-Rezyklate nach der Auftrennung und Reinigung in einem Extruder aufgeschmolzen und granuliert. Hierdurch wird meist das Handling, die Rieselfähigkeit und die Dosierbarkeit für weitere Verarbeitungsschritte erleichtert.
Sowohl granulierte als auch als Mahlgut vorliegende Rezyklate können zum Einsatz kommen, wobei die maximale Kantenlänge 10 mm, vorzugsweise kleiner 8 mm betragen sollte.
Aufgrund der hydrolytischen Spaltung von Polyestern bei der Verarbeitung (durch Feuchtigkeitsspuren) empfiehlt es sich, die Rezyklate vorzutrocknen. Der Restfeuchtegehalt nach der Trocknung sollte <0,2 %, insbesondere <0,05 % betragen.
Als weitere Gruppe sind voll aromatische Polyester zu nennen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und aromatischen Dihydroxyverbindungen ableiten.
Als aromatische Dicarbonsäuren eignen sich die bereits bei den Polyalkylenterephthalaten beschriebenen Verbindungen. Bevorzugt werden Mischungen aus 5 bis
100 mol-% Isophthalsäure und 0 bis 100 mol-% Terephthalsäure, insbesondere Mischungen von etwa 80 % Terephthalsäure mit 20 % Isophthalsäure bis etwa äquivalente Mischungen dieser beiden Säuren verwendet.
Die aromatischen Dihydroxyverbindungen haben vorzugsweise die allgemeine Formel
Figure imgf000007_0001
in der Z eine Alkylen- oder Cycloalkylengruppe mit bis zu 8 C-Atomen, eine Arylengruppe mit bis zu 12 C-Atomen, eine Carbonylgruppe, eine Sulfonylgruppe, ein Sauerstoff- oder Schwefel- atom oder eine chemische Bindung darstellt und in der m den Wert 0 bis 2 hat. Die Verbindungen können an den Phenylengruppen auch Ci-Cß-Alkyl- oder Alkoxygruppen und Fluor, Chlor oder Brom als Substituenten tragen.
Als Stammkörper dieser Verbindungen seien beispielsweise
Dihydroxydiphenyl,
Di-(hydroxyphenyl)alkan,
Di-(hydroxyphenyl)cycloalkan,
Di-(hydroxyphenyl)sulfid,
Di-(hydroxyphenyl)ether,
Di-(hydroxyphenyl)keton, di-(hydroxyphenyl)sulfoxid, a,a‘-Di-(hydroxyphenyl)-dialkylbenzol,
Di-(hydroxyphenyl)sulfon, Di-(hydroxybenzoyl)benzol
Resorcin und
Hydrochinon sowie deren kernalkylierte oder kernhalogenierte Derivate genannt.
Von diesen werden
4,4’-Dihydroxydiphenyl,
2,4-Di-(4’-hydroxyphenyl)-2-methylbutan a,a’-Di-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropyl benzol,
2.2-Di-(3’-methyl-4’-hydroxyphenyl)propan und
2.2-Di-(3’-chlor-4’-hydroxyphenyl)propan, sowie insbesondere
2.2-Di-(4’-hydroxyphenyl)propan
2.2-Di-(3’,5-dichlordihydroxyphenyl)propan,
1.1-Di-(4’-hydroxyphenyl)cyclohexan,
3,4’-Dihydroxybenzophenon,
4,4’-Dihydroxydiphenylsulfon und
2.2-Di(3’,5’-dimethyl-4’-hydroxyphenyl)propan oder deren Mischungen bevorzugt.
Selbstverständlich kann man auch Mischungen von Polyalkylenterephthalaten und vollaromatischen Polyestern einsetzen. Diese enthalten im Allgemeinen 20 bis 98 Gew.-% des Polyalky- lenterephthalates und 2 bis 80 Gew.-% des vollaromatischen Polyesters.
Selbstverständlich können auch Polyesterblockcopolymere wie Copolyetherester verwendet werden. Derartige Produkte sind an sich bekannt und in der Literatur, z.B. in der US-A 3 651 014, beschrieben. Auch im Handel sind entsprechende Produkte erhältlich, z.B. Hy- trel® (DuPont).
Als Polyester sollen erfindungsgemäß auch halogenfreie Polycarbonate verstanden werden.
Geeignete halogenfreie Polycarbonate sind beispielsweise solche auf Basis von Diphenolen der allgemeinen Formel
Figure imgf000009_0001
worin Q eine Einfachbindung, eine Ci- bis Cs-Alkylen-, eine C2- bis Cs-Alkyliden-, eine C3- bis Cß-Cycloalkylidengruppe, eine C6- bis Ci2-Arylengruppe sowie -O-, -S- oder -SO2- bedeutet und m eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist.
Die Diphenole können an den Phenylenresten auch Substituenten haben wie Ci- bis Cß-Alkyl oder Ci- bis Cß-Alkoxy.
Bevorzugte Diphenole der Formel sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, 4, 4 ’-Di hydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1 ,1-Bis- (4-hydroxyphenyl)-cyclohexan. Besonders bevorzugt sind 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und 1 ,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, sowie 1 ,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyc- lohexan.
Sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate sind als Komponente A geeignet, bevorzugt sind neben dem Bisphenol A-Homopolymerisat die Copolycarbonate von Bisphenol A.
Die geeigneten Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, und zwar vorzugsweise durch den Einbau von 0,05 bis 2,0 mol-%, bezogen auf die Summe der eingesetzten Diphenole, an mindestens trifunktionellen Verbindungen, beispielsweise solchen mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen.
Als besonders geeignet haben sich Polycarbonate erwiesen, die relative Viskositäten qrei von 1 ,10 bis 1 ,50, insbesondere von 1 ,25 bis 1 ,40 aufweisen. Dies entspricht mittleren Molekulargewichten Mw (Gewichtsmittelwert) von 10 000 bis 200 000, vorzugsweise von 20 000 bis 80 000 g/mol.
Die Diphenole der allgemeinen Formel sind an sich bekannt oder nach bekannten Verfahren herstellbar. Die Herstellung der Polycarbonate kann beispielsweise durch Umsetzung der Diphenole mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder mit Phosgen nach dem Verfahren in homogener Phase (dem sogenannten Pyridinverfahren) erfolgen, wobei das jeweils einzustellende Molekulargewicht in bekannter Weise durch eine entsprechende Menge an bekannten Kettenabbrechern erzielt wird. (Bezüglich polydiorganosiloxanhaltigen Polycarbonaten siehe beispielsweise DE-OS 33 34 782).
Geeignete Kettenabbrecher sind beispielsweise Phenol, p-t-Butylphenol aber auch langkettige Alkylphenole wie 4-(1 ,3-Tetramethyl-butyl)-phenol, gemäß DE-OS 28 42 005 oder Monoalkylphenole oder Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen in den Alkylsubstituenten gemäß DE-A 35 06 472, wie p-Nonylphenyl, 3,5-di-t-Butylphenol, p-t-Octylphenol, p-Dode- cylphenol, 2-(3,5-dimethyl-heptyl)-phenol und 4-(3,5-Dimethylheptyl)-phenol.
Halogenfreie Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Polycarbonate aus halogenfreien Diphenolen, halogenfreien Kettenabbrechern und gegebenenfalls halogenfreien Verzweigern aufgebaut sind, wobei der Gehalt an untergeordneten ppm-Mengen an verseifbarem Chlor, resultierend beispielsweise aus der Herstellung der Polycarbonate mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren, nicht als halogenhaltig im Sinne der Erfindung anzusehen ist. Derartige Polycarbonate mit ppm-Gehalten an verseifbarem Chlor sind halogenfreie Polycarbonate im Sinne vorliegender Erfindung.
Als weitere geeignete Komponenten A) seien amorphe Polyestercarbonate genannt, wobei Phosgen gegen aromatische Dicarbonsäureeinheiten wie Isophthalsäure und/oder Terephthal- säureeinheiten, bei der Herstellung ersetzt wurde. Für nähere Einzelheiten sei an dieser Stelle auf die EP-A 711 810 verwiesen.
Weitere geeignete Copolycarbonate mit Cycloalkylresten als Monomereinheiten sind in der EP-A 365 916 beschrieben.
Als Komponente A-3 enthalten die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen 10 bis 25 Gew.-% eines Ionomers aufgebaut aus mindestens einem Copolymerisat aus:
3-1) 30 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 60 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 0,01 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern, mit der Maßgabe, dass der Anteil an Carbonsäuren 30 bis 100 Gew.-%, der Anteil an Carbonsäureanhydriden und/oder Carbonsäureestern komplementär 0 bis 70 Gew.-% beträgt und und der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 20 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kali-um und Zink ersetzt ist, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten 3-1 , 3-2 und 3-3 zu 100 Gew.-% ergänzt.
Bevorzugte Metallionen sind Natrium, Kalium oder Zink, insbesondere Natrium oder Kalium, o- der deren Mischungen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Natrium. Der prozentuale Anteil der Neutralisierung lässt sich beispielsweise durch Flammen-Atomabsorptionsspektro- metrie mittle handelsüblicher Geräte bestimmen.
Unter lonomeren versteht man, beispielsweise gemäß Römpp Online Lexikon, Georg Thieme Verlag, August 2008, ionische Polymere, welche große Anteile hydrophober Monomere und meist kleine Anteile von Comonomeren enthalten, die ionische Gruppen tragen.
Beispiele für mögliche lonomere der Komponenten A-3 sind auch in der Publikation EP 0 419 274 beschrieben.
Diese lonomeren sind durch direkte Copolymerisation erhältlich und werden mittels einer nachträglichen Reaktion (beispielsweise mit Alkalilaugen für die Herstellung der Alkali-haltigen lonomere) zu Salzen umgesetzt.
Bevorzugte Komponenten 3-3 sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren und funktionellen Derivaten dieser Säuren.
Derartige bevorzugte Komponenten 3-3 sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäureester und Methacrylsäurester mit jeweils 1 bis 18-C-Atomen im Alkoholteil der letztgenannten Ester.
Grundsätzlich eignen sich alle primären, sekundären und tertiären Ci-C -Alkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, doch werden Ester mit 1 bis 12 C-Atomen, insbesondere mit 2 bis 10 C-Atomen bevorzugt.
Beispiele hierfür sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, n-, i-Butyl- und t-Butyl-, 2-Ethylhexyl-, Octyl- und Decylacrylate und die entsprechenden Ester der Methacrylsäure. Unter diesen sind n-Butylac- rylat und 2-Ethylhexylacrylat besonders hervorzuheben.
Anstelle der Ester oder zusätzlich zu diesen können in den Olefinpolymerisaten latent säurefunktionelle Monomere ethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren enthalten sein. Als Beispiele dafür seien als Monomere der Komponente 3-3 tertiäre Alkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure, insbesondere tert.-Butylacrylat, tert.-Butylmethacrylat oder Dicarbonsäurederivate wie Monoester der Maleinsäure und Fumarsäure oder Derivate dieser Säuren genannt. Als latent säurefunktionelle Monomere sollen solche Verbindungen verstanden werden, die unter den Polymerisationsbedingungen und/oder bei der Einarbeitung der Olefinpolymerisate in die Formmassen freie Säuregruppen bilden.
Bevorzugt enthält die Komponente Komponente A-3 als Komponenten
3-1 ) 50 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 0,05 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern.
In einer weiteren Bevorzugung enthält Komponente A-3 als Komponenten
3-1 ) 50 bis 90 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 2 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern.
Die Herstellung der vorstehend beschriebenen Ethylencopolymeren kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen, vorzugsweise durch statistische Copolymerisation unter hohem Druck und erhöhter Temperatur.
Der Schmelzindex der Ethylencopolymeren liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 80 g/10 min (gemessen bei 190°C und 2,16 kg Belastung).
Das Molekulargewicht dieser Ethylen-a-Olefin-Copolymere liegt zwischen 10.000 und 500.000 g/mol, bevorzugt zwischen 15.000 und 400.000 g/mol (Mn, bestimmt mittels GPC in 1 ,2,4-Trichlorbenzol mit Polystyrol-Eichung).
In einer besonderen Ausführungsform werden mittels sog. single site catalysts hergestellte Ethylen-a-Olefin-Copolymere eingesetzt. Weitere Einzelheiten können der US 5,272,236 entnommen werden. In diesem Fall weisen die Ethylen-a-Olefin-Copolymere eine für Polyolefine enge Molekulargewichtsverteilung kleiner 4, vorzugsweise kleiner 3,5 auf.
Als Komponente B können die erfindungsgemäßen Formmassen 0 bis 70 Gew.-%, insbesondere bis zu 50 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten, welche verschieden von Komponente A sind, bezogen auf 100 Gew.% der Summe der Komponenten A und B. Übliche Zusatzstoffe B sind beispielsweise in Mengen bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 15 Gew.-% kautschukelastische Polymerisate (oft auch als Schlagzähmodifier, Elastomere oder Kautschuke bezeichnet).
Beispiele für Schlagzähmodifier sind Kautschuke, welche funktionelle Gruppen aufweisen können. Es können auch Mischungen aus zwei oder mehreren unterschiedlichen schlagzähmodifi- zierenden Kautschuken eingesetzt werden.
Kautschuke, die die Zähigkeit der Formmassen erhöhen enthalten im allgemeinen einen elasto- meren Anteil, der eine Glasübergangstemperatur von weniger als -10°C, vorzugsweise von weniger als -30°C aufweist, und sie enthalten mindestens eine funktionelle Gruppe, die mit dem Polyamid reagieren kann. Geeignete funktionelle Gruppen sind beispielsweise Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureester-, Carbonsäureamid-, Carbonsäureimid-, Amino-, Hydroxyl-, Epoxid-, Urethan- oder Oxazolingruppen, bevorzugt Carbonsäureanhydridgruppen.
Zu den bevorzugten funktionalisierten Kautschuken zählen funktionalisierte Polyolefinkaut- schuke, die aus folgenden Komponenten aufgebaut sind:
1 . 40 bis 99 Gew.-% mindestens eines alpha-Olefins mit 2 bis 8 C-Atomen,
2. 0 bis 50 Gew.-% eines Diens,
3. 0 bis 45 Gew.-% eines Ci-Ci2-Alkylesters der Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Mischungen derartiger Ester,
4. 0 bis 40 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten C2-C20-Mono- oder Dicarbonsäure oder eines funktionellen Derivates einer solchen Säure,
5. 0 bis 40 Gew.-% eines Epoxygruppen enthaltenden Monomeren, und
6. 0 bis 5 Gew.-% sonstiger radikalisch polymerisierbarer Monomerer, wobei die Summe der Komponenten 3) bis 5) mindestens 1 bis 45 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Komponenten 1 ) bis 6).
Als Beispiele für geeignete alpha -Olefine können Ethylen, Propylen, 1 -Butylen, 1-Pentylen, 1- Hexylen, 1-Heptylen, 1-Octylen, 2-Methylpropylen, 3-M ethyl- 1-butylen und 3-Ethyl-1-butylen genannt werden, wobei Ethylen und Propylen bevorzugt sind.
Als geeignete Dien-Monomere seien beispielsweise konjugierte Diene mit 4 bis 8 C-Atomen, wie Isopren und Butadien, nicht-konjugierte Diene mit 5 bis 25 C-Atomen, wie Penta-1 ,4-dien, Hexa-1 ,4-dien, Hexa-1 ,5-dien, 2,5-Dimethylhexa-1 ,5-dien und Octa-1 ,4-dien, cyclische Diene, wie Cyclopentadien, Cyclohexadiene, Cyclooctadiene und Dicyclopentadien, sowie Alkenylnor- bornen, wie 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Butyliden-2-norbornen, 2- Methallyl-5-norbornen, 2- lsopropenyl-5-norbornen und Tricyclodiene, wie 3- Methyltricyclo-(5.2.1.0.2.6)-3,8-decadien, o- der deren Mischungen genannt. Bevorzugt werden Hexa-1 , 5-dien, 5-Ethyliden-norbornen und Dicyclopentadien. Der Diengehalt beträgt vorzugsweise 0,5 bis 50, insbesondere 2 bis 20 und besonders bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Olefinpolymerisats. Beispiele für geeignete Ester sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, n-Butyl, i-Butyl- und 2-Ethyl-hexyl-, Octyl- und De- cylacrylate bzw. die entsprechenden Ester der Methacrylsäure. Von diesen werden Methyl-, Ethyl-, Propyl-, n-Butyl- und 2- Ethylhexylacrylat bzw. -methacrylat besonders bevorzugt.
Anstelle der Ester oder zusätzlich zu diesen können in den Olefinpolymerisaten auch säurefunktionelle und/oder latent säurefunktionelle Monomere ethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren enthalten sein.
Beispiele für ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, tertiäre Alkylester dieser Säuren, insbesondere tert.-Butylacrylat und Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure und Fumarsäure, oder Derivate dieser Säuren sowie deren Monoester.
Als latent säurefunktionelle Monomere sollen solche Verbindungen verstanden werden, die unter den Polymerisationsbedingungen bzw. bei der Einarbeitung der Olefinpolymerisate in die Formmassen freie Säuregruppen bilden. Als Beispiele hierfür seien Anhydride von Dicarbonsäuren mit 2 bis 20 C-Atomen, insbesondere Maleinsäureanhydrid und tertiäre Ci-C 12- Alkyl es ter der vorstehend genannten Säuren, insbesondere tert.-Butylacrylat und tert.-Butylmethacrylat angeführt.
Als sonstige Monomere kommen z. B. Vinylester und Vinylether in Betracht.
Besonders bevorzugt sind Olefinpolymerisate aus 50 bis 98,9, insbesondere 60 bis 94,85 Gew.- % Ethylen, und 1 bis 50, insbesondere 5 bis 40 Gew.-% eines Esters der Acryl- oder Methacrylsäure 0,1 bis 20,0, insbesondere 0,15 bis 15 Gew.-% Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethac- rylat, Acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid.
Besonders geeignete funktionalisierte Kautschuke sind Ethylen-Methylmethacrylat-Glycidylme- thacrylat-, Ethylen-Methylacrylat-Glycidylmethacrylat-, Ethylen-Methyl-acrylat-Glycidylacrylat- und Ethylen-Methylmethacrylat-Glycidylacrylat-Polymere.
Die Herstellung der vorstehend beschriebenen Polymere kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen, vorzugsweise durch statistische Copolymerisation unter hohem Druck und erhöhter Temperatur. Der Schmelzindex dieser Copolymere liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 80 g/10 min (gemessen bei 190°C und 2,16 kg Belastung).
Als weitere Gruppe von geeigneten Kautschuken sind Kern-Schale-Pfropfkautschuke zu nennen. Hierbei handelt es sich um in Emulsion hergestellte Pfropfkautschuke, die aus mindestens einem harten und einem weichen Bestandteil bestehen. Unter einem harten Bestandteil versteht man üblicherweise ein Polymerisat mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 25°C, unter einem weichen Bestandteil ein Polymerisat mit einer Glasübergangstemperatur von höchstens 0°C. Diese Produkte weisen eine Struktur aus einem Kern und mindestens einer Schale auf, wobei sich die Struktur durch die Reihenfolge der Monomerenzugabe ergibt. Die weichen Bestandteile leiten sich im Allgemeinen von Butadien, Isopren, Alkylacrylaten, Alkylme- thacrylaten oder Siloxanen und gegebenenfalls weiteren Comonomeren ab. Geeignete Siloxankerne können beispielsweise ausgehend von cyclischem oligomerem Octamethyltetrasiloxan oder Tetravinyltetramethyltetrasiloxan hergestellt werden. Diese können beispielsweise mit gamma-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan in einer ringöffnenden kationischen Polymerisation, vorzugsweise in Gegenwart von Sulfonsäuren, zu den weichen Siloxankernen umgesetzt werden. Die Siloxane können auch vernetzt werden, indem z.B. die Polymerisationsreaktion in Gegenwart von Silanen mit hydrolysierbaren Gruppen wie Halogen oder Alkoxygruppen wie Tetraethoxysilan, Methyltrimethoxysilan oder Phenyltrimethoxysilan durchgeführt wird. Als geeignete Comonomere sind hier z.B. Styrol, Acrylnitril und vernetzende oder pfropfaktive Monomere mit mehr als einer polymerisierbaren Doppelbindung wie Diallylphthalat, Divinylbenzol, Butandioldiacrylat oder Triallyl(iso)cyanurat zu nennen. Die harten Bestandteile leiten sich im Allgemeinen von Styrol, alpha-Methylstyrol und deren Copolymerisaten ab, wobei hier als Comonomere vorzugsweise Acrylnitril, Methacrylnitril und Methylmethacrylat aufzuführen sind.
Bevorzugte Kern-Schale-Pfropfkautschuke enthalten einen weichen Kern und eine harte Schale oder einen harten Kern, eine erste weiche Schale und mindestens eine weitere harte Schale. Der Einbau von funktionellen Gruppen wie Carbonyl-, Carbonsäure-, Säureanhydrid-, Säureamid-, Säureimid-, Carbonsäureester-, Amino-, Hydroxyl-, Epoxi-, Oxazolin-, Urethan-, Harnstoff-, Lactam- oder Halogenbenzylgruppen, erfolgt hierbei vorzugsweise durch den Zusatz geeignet funktionalisierter Monomere bei der Polymerisation der letzten Schale. Geeignete funkti- onalisierte Monomere sind beispielsweise Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Mono- oder Diester der Maleinsäure, tertiär-Butyl-(meth)acrylat, Acrylsäure, Glycidyl(meth)acrylat und Vinylo- xazolin. Der Anteil an Monomeren mit funktionellen Gruppen beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kern- Schale-Pfropfkautschuks. Das Gewichtsverhältnis von weichen zu harten Bestandteilen beträgt im Allgemeinen 1 : 9 bis 9 : 1 , bevorzugt 3 : 7 bis 8 : 2.
Derartige Kautschuke sind an sich bekannt und beispielsweise in der Publikation EP 0 208 187 beschrieben. Der Einbau von Oxazingruppen zur Funktionalisierung kann z.B. gemäß EP 0 791 606 erfolgen.
Eine weitere Gruppe von geeigneten Schlagzähmodifiern sind thermoplastische Polyester- Elastomere. Unter Polyester-Elastomeren werden dabei segmentierte Copoly-etherester verstanden, die langkettige Segmente, die sich in der Regel von Poly-(alkylen)etherglykolen und kurzkettige Segmente, die sich von niedermolekularen Diolen und Dicarbonsäuren ableiten, enthalten. Derartige Produkte sind an sich bekannt und in der Literatur, z.B. in der US 3,651 ,014, beschrieben. Auch im Handel sind entsprechende Produkte unter den Bezeichnungen Hytrel TM (Du Pont), Arnitel TM (Akzo) und Pelprene TM (Toyobo Co. Ltd.) erhältlich. Selbstverständlich können auch Mischungen verschiedener Kautschuke eingesetzt werden.
Als Zusatzstoffe der Komponenten B können faser- oder teilchenförmige Füllstoffe, wie etwa Glasfasern, Glaskugeln, amorphe Kieselsäure, Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Kreide, gepulverter Quarz, Glimmer, Bariumsulfat und Feldspat zugegeben werden. Faserförmige Füllstoffe B werden in Mengen bis zu 60 Gew.-%, insbesondere bis zu 35 Gew.-% eingesetzt, teilchenförmige Füllstoffe werden in Mengen bis zu 30 Gew%, insbesondere bis zu 10 Gew% bezogen auf die Gesamtmischung der thermoplastischen Mischung eingesetzt.
Als bevorzugte faserförmige Füllstoffe seien Aramid-Fasern und Kaliumtitanat-Fasern genannt, wobei Glasfasern als E-Glas besonders bevorzugt sind. Diese können als Rovings oder Schnittglas in den handelsüblichen Formen eingesetzt werden.
Weiter kommen als Füllstoffe laserabsorbierende Materialien, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Russ, Graphit, Graphen oder Kohlenstoffnanoröhrchen in Frage. Diese werden im gegebenen Fall bevorzugt in Mengen unter 1 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 0,05 Gew.-% eingesetzt.
Die faserförmigen Füllstoffe können zur besseren Verträglichkeit mit dem Thermoplasten mit einer Silanverbindung oberflächlich vorbehandelt sein. Geeignete Silanverbindungen sind solche der allgemeinen Formel
(X— (CH2)n)k— Si— (O— CmH2m+l)4-k in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
Figure imgf000016_0001
n eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 4 m eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2 k eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1 .
Bevorzugte Silanverbindungen sind Aminopropyltrimethoxysilan, Aminobutyltrimeth-oxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminobutyltriethoxysilan sowie die entsprechenden Silane, welche als Substituent X eine Glycidylgruppe enthalten.
Die Silanverbindungen werden im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 1 ,5 und insbesondere 0,2 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf Komponente B) zur Oberflächenbeschichtung eingesetzt.
Geeignet sind auch nadelförmige mineralische Füllstoffe. Unter nadelförmigen mineralischen Füllstoffen wird im Sinne der Erfindung ein mineralischer Füllstoff mit stark ausgeprägtem nadelförmigen Charakter verstanden. Als Beispiel sei nadelförmiger Wollastonit genannt. Vorzugsweise weist das Mineral ein L/D-(Länge Durchmesser-Verhältnis von 8 : 1 bis 35 : 1 , bevorzugt von 8 : 1 bis 11 : 1 auf. Der mineralische Füllstoff kann gegebenenfalls mit den vorstehend genannten Silanverbindungen vorbehandelt sein; die Vorbehandlung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Als Komponente B können die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen übliche Verarbeitungshilfsmittel wie Stabilisatoren, Oxidationsverzögerer, Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultraviolettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Nukleierungsmittel wie Natriumphenylphosphinat, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Nylon 22 eingesetzt werden sowie Färbemittel wie Farbstoffe und Pigmente oder Weichmacher usw.
Als bevorzugtes Nukleierungsmittel B enthalten die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen 0 bis 5 Gew- % Talkum. Dieser wird - falls mit eingesetzt- vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 4, insbesondere von 0,01 bis 1 Gew.-% eingesetzt.
Talkum ist ein hydratisiertes Magnesiumsilikat worin weitere Spurenelemente, wie beispielsweise Mn, Ti, Cr, Ni, Na, und K anwesend sein, und OH-Gruppen durch Fluorid ersetzt sein können.
Besonders bevorzugt wird Talkum eingesetzt, dessen Teilchengrößen zu 100% kleiner 20 pm beträgt. Die Teilchengrößenverteilung wird üblicherweise durch Sedimentationsanalyse bestimmt und beträgt vorzugsweise < 20 pm: 100 Gew.-%, < 10 pm: 99 Gew.-%, < 5 pm: 85 Gew.-%, <3 pm:60 Gew.-%, < 2 pm: 43 Gew.-%. Derartige Produkte sind als Micro-Talc I.T. extra im Handel erhältlich.
Als Beispiele für Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren sind sterisch gehinderte Phenole und/oder Phosphite, Hydrochinone, aromatische sekundäre Amine wie Diphenylamine, verschiedene substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren Mischungen in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der thermoplastischen Formmassen genannt.
Als UV-Stabilisatoren, die im Allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die Formmasse, verwendet werden, seien verschiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotria- zole und Benzophenone genannt.
Es können anorganische und organische Pigmente sowie Farbstoffe, wie Nigrosin und Anth- rachinone als Farbmittel zugesetzt werden. Besonders geeignete Farbmittel sind beispielsweise in EP 1 722 984 B1 , EP 1 353 986 B1 oder DE 10054859 A1 genannt. Als Zusatzstoffe der Komponenten B ("Schmier-, Gleit- und Entformungsmittel") können die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen Ester oder Amide gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 10 bis 40, bevorzugt 16 bis 22 C-Atomen mit aliphatischen gesättigten Alkoholen oder Aminen die 2 bis 40, vorzugsweise 2 bis 6 C-Atomen enthalten.
Die Carbonsäuren können ein- oder zweiwertig sein. Als Beispiele seien Pelargonsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Margarinsäure, Dodecandisäure, Behensäure und besonders bevorzugt Stearinsäure, Caprinsäure sowie Montansäure (Mischung von Fettsäuren mit 30 bis 40 C-Ato- men) genannt.
Die aliphatischen Alkohole können ein- bis vierwertig sein. Beispiele für Alkohole sind n-Buta- nol, n-Octanol, Stearylalkohol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Pentaerythrit, wobei Glycerin und Pentaerythrit bevorzugt sind.
Die aliphatischen Amine können ein- bis dreiwertig sein. Beispiele hierfür sind Stearylamin, Ethylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin, Di(6-Aminohexyl)amin, wobei Ethylendiamin und Hexamethylendiamin besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Ester oder Amide sind entsprechend Glycerindistearat, Glycerintristearat, Ethylendiamindistearat, Glycerinmonopalmi- tat, Glycerintrilaurat, Glycerinmonobehenat und Pentaerythrittetrastearat.
Es können auch Mischungen verschiedener Ester oder Amide oder Ester mit Amiden in Kombination eingesetzt werden, wobei das Mischungsverhältnis beliebig ist.
Weiter geeignet sind Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole, welche mit ein- oder mehrwertigen Carbonsäuren, vorzugsweise Fettsäuren, verestert bzw. verethert sind. Geeignete Produkte sind im Handel beispielsweise als Loxiol® EP 728 der Firma Henkel KGaA erhältlich.
Bevorzugte Ether, welche sich von Alkoholen und Ethylenoxid ableiten, weisen die allgemeine Formel
RO(CH2CH2O)nH auf, in der R eine Alkylgruppe mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl größer o- der gleich 1 bedeutet. Insbesondere bevorzugt für R ist ein gesättigter Ci6- bis C -Fettalkohol mit n ungefähr 50, welcher als Lutensol® AT 50 der Firma BASF im Handel erhältlich ist.
Weitere Beispiele für solche Zusatzstoffe ("Schmier-, Gleit- und Entformungsmittel") sind lang- kettige Fettsäuren (z.B. Stearinsäure oder Behensäure), deren Salze (z.B. Ca- oder Zn-Stearat) oder Montanwachse (Mischungen aus geradkettigen, gesättigten Carbonsäuren mit Kettenlängen von 28 bis 32 C-Atomen) sowie Ca- oder Na-Montanat sowie niedermolekulare Polyethylen- bzw. Polypropylenwachse. Die zuvor aufgeführten Zusatzstoffe der Komponente B ("Schmier-, Gleit- und Entformungsmittel") werden üblicherweise in Mengen bis zu 1 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung eingesetzt.
Als Beispiele für Weichmacher als Zusatzstoffe der Komponente B seien Phthalsäuredioctyles- ter, Phthalsäuredibenzylester, Phthalsäurebutylbenzylester, Kohlenwasserstofföle, N-(n- Butyl)benzolsulfon-amid genannt.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können noch 0 bis 2 Gew.-% fluorhaltige Ethylenpolymerisate enthalten. Hierbei handelt es sich um Polymerisate des Ethylens mit einem Fluorgehalt von 55 bis 76 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 76 Gew.-%.
Beispiele hierfür sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-hexafluor-propylen-Copo- lymere oder Tetrafluorethylen-Copolymerisate mit kleineren Anteilen (in der Regel bis zu 50 Gew.-%) copolymerisierbarer ethylenisch ungesättigter Monomerer. Diese werden z.B. von Schildknecht in “Vinyl and Related Polymers“, Wiley-Verlag, 1952, Seite 484 bis 494 und von Wall in “Fluorpolymers“ (Wiley Interscience, 1972) beschrieben.
Diese fluorhaltigen Ethylenpolymerisate liegen homogen verteilt in den Formmassen vor und weisen bevorzugt eine Teilchengröße d5o (Zahlenmittelwert) im Bereich von 0,05 bis 10 pm, insbesondere von 0,1 bis 5 pm auf. Diese geringen Teilchengrößen lassen sich besonders bevorzugt durch Verwendung von wässrigen Dispersionen von fluorhaltigen Ethylenpolymerisaten und deren Einarbeitung in eine Polyesterschmelze erzielen.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden, indem man die Ausgangskomponenten A-1 , A-2, A-2 und B in üblichen Mischvorrichtungen wie (Doppel-)Schneckenextrudern, Brabender-Mühlen oder Banbury- Mühlen mischt und anschließend extrudiert. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Ausgangskomponenten vorgemischt werden und dann die restlichen Ausgangskomponenten einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden. Die Mischtemperaturen liegen in der Regel bei 230 bis 320°C. Insbesondere können einzelne Komponente, z.B. A-3 und/oder B auch "hot feed" oder direkt in den Einzug des Extruders zugegeben werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden weiterhin beansprucht Formteile und Hohlkörper, welche unter Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen hergestellt worden sind. Insbesondere werden beansprucht Hohlkörper, welche unter Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen mittels Blasform-Verfahren, wie z.B. Extrusionsblasformen und Streckblasen, hergestellt worden sind. Beispiele
I. Ausgangsmaterialien:
Komponente A-1 :
Polybutylenterephtalat (Ultradur® B 6550 der BASF SE)
Charakterisierung:
Carboxylendgruppengehalt: 34 mmol/kg
Viskosität: 160 ml/g (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung aus
Phenol/o-Dichlorbenzol, 1 :1 Mischung bei 25°C gemäß ISO 1628)
Schmelzvolumenrate: 9,5 cm3/10 min (gemessen nach ISO 1133 bei 250°C und
2,16 kg)
Komponente A-2:
HDPE HTA 108 (ExxonMobil)
Charakterisierung:
Dichte: 0,961 g/cm3 (gemäß ASTM D1505)
Schmelzindex (190°C/2,16 kg): 0,70 g/10min (gemäß ASTM D1238)
Schmelz-Massenflussrate (MFR): 46 g/10 min (gemäß ASTM D1238)
Komponente A-3
Surlyn® 1707 (The Dow Chemical Company)
Charakterisierung:
Ein Ionomer eines Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, welches zu 80% neutralisiert mit Natriumio- nen ist. Der Acrylsäuregehalt beträgt 15 %.
II. Probenbereitung:
Eine Mischung von 70 Gew.-% Ultradur® B6550, 10 Gew.-% Surlyn® 1707 und 20 Gew.-% HDPE HTA108 wurden in Granulatform gemischt und über Nacht bei 80 °C getrocknet. Diese Mischung wurde in einen Doppelschnecken-Extruder (Typ CTW100, Thermo Fischer Polylab QC) eingespeist, welche vom Hersteller mit Schnecken für Intensivmischung ausgestattet ist. Der Extruder wurde bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 140 min 1 bei nominell 250 °C betrieben. Die Schmelztemperatur wurde zu ca. 260 °C bestimmt. Die extrudierten Stränge wurden in einem Wasserbad abgekühlt und granuliert. Das erhaltene Granulat wurde für die Rheo- tens-Analyse bereitgestellt.
III. Messdurchführung:
Figur 1 beschreibt den Messaufbau eines Göttfert Kapillar-Rheometers Rheograph 25/35. Das am oberen Bildrand zu sehende zylindrische Gehäuse beherbergt den coaxial angeordneten Zufluss der Schmelze mit der Heizung, welche sich mantelförmig darum befindet. Eine Bodenplatte von 15 mm Höhe enthält eine Düse mit 1 ,2 mm Durchmesser (D), durch welche erkennbar die geschmolzene thermoplastische Mischung herausfließt. Im mittleren Bildteil befinden sich zwei gegenläufig mit gleicher, aber variierbarer Umfangsgeschwindigkeit rotierende Walzen. Der Abstand zwischen dem Auslauf des Schmelzestranges und der Aufnahme durch die beiden rotierenden Walzen wird als "Spinline" mit der Länge L (im vorliegenden Fall 100 mm) bezeichnet. Indem die Umfangsgeschwindigkeit beider Walzen gleichzeitig und kontinuierlich gegenüber dem gleichmäßig nachgeführten auslaufenden Schmelzestrang erhöht wird, erfolgt eine Dehnung des Schmelzestrangs. Der Widerstand des Schmelzestrangs gegenüber dieser Dehnung wird mittels Kraftwaage gemessen, welche mit der Befestigung der beiden Walzen verbunden ist. Die Dehnung und damit die auf die Walzen wirkende Kraft wird gemessen, bis der Schmelzestrang abreißt.
Der Schmelzestrang wird mit einer konstanten Extrusionsgeschwindigkeit äquivalent einer Scherrate y von 15 s 1 nachgeführt. Die Abhängigkeit der Scherrate von der volumetrischen Fluss-Rate V und Extrusionsgeschwindigkeit v0 ist durch nachfolgende Gleichungen gegeben: mit V = v0nR2 and D = 2R (1)
Figure imgf000021_0001
Die Anfangsgeschwindigkeit der beiden Walzen wird so gewählt, dass sie der aktuellen Geschwindigkeit vs des Schmelzestrangs entspricht, wobei diese kleiner sein kann als die Extrusionsgeschwindigkeit v0 entsprechend obiger Gleichung (1), falls eine Volumenzunahme des Schmelzestrangs nach Austritt aus aus der Düse erfolgt. Das Signal der Kraftwaage ist Null zu Beginn, wenn das Material noch nicht durch die gegenläufigen Walzen gedehnt wird. Das Kraftsignal wird mit entsprechenden Gewichten kalibriert.
Die gemessene Kraft F kann gegen das Zugverhältnis v/v0 in Form eines Dehnungsdiagramm aufgetragen werden. Die maximale Kraft bei Abriss des Schmelzestrangs wird als Schmelzefestigkeit bezeichnet, während das maximale Zugverhältnis als Dehnbarkeit oder auch Ausziehfähigkeit der Schmelze bezeichnet wird.
IV. Messergebnisse:
Basierend auf den vorher beschriebenen Rheometer-Messungen wurden zu verschiedenen thermoplastischen Mischungen die Werte der Schmelzefestigkeit bestimmt. Die Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 orientieren sich hierbei an den veröffentlichten Zusammensetzungen in den Publikationen D1 , D2 und D3 (siehe eingangs aufgefüherten Stand der Technik). Die Beispiele 1 bis 4 umfassen dagegen erfindungsgemäße thermoplastische Mischungen.
Figure imgf000022_0001
Während die Werte der Schmelzesteifigkeit für die Vergleichsbespiele aus dem Stand der Technik Werte bis maximal 14 aufweisen, weisen die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen Werte von fast 20 bis fast 30 auf. Da die Messdurchführung (Punkt III.) insbesondere auf das Dehnungs- und Fließverhalten von thermoplastischen Mischungen abhebt, ist davon auszugehen, dass sich die Eigenschaften der thermoplastischen Mischungen auch in der Pro- zessierung durch formgebende Verfahren, wie z.B. Blasformen, widerspiegeln. Durch die erfindungsgemäßen thermoplastischen Mischungen wird das unerwünschte, schnelle Abreißen des Schmelzstrangs ("Wegfließen/Abtropfen der thermoplastischen Mischung") während der Pro- zessierung wirkungsvoll reduziert.

Claims

Patentansprüche
1. Thermoplastische Mischungen, enthaltend:
A) 30 bis 100 Gew.-% eines thermoplastischen Blends bestehend aus:
A-1 ) 55 bis 75 Gew.-% eines Polyesters,
A-2) 5 bis 25 Gew.-% eines HD- oder LD-Polyethylens,
A-3) 10 bis 25 Gew.-% eines Ionomers aufgebaut aus mindestens einem Copoly- merisat aus:
3-1) 30 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 60 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 0,01 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern, mit der Maßgabe, dass der Anteil an Carbonsäuren 30 bis 100 Gew.-%, der Anteil an Carbonsäureanhydriden und/oder Carbonsäureestern komplementär 0 bis 70 Gew.-% beträgt und und der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 20 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kalium und Zink ersetzt ist, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten 3-1 , 3-2 und 3-3 zu 100 Gew.-% ergänzt, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A-1 , A-2 und A-3 zu 100 Gew.- % ergänzt,
B) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe, wobei sich die Summe der Anteile der Komponenten A) und B) zu 100 Gew.-% ergänzt.
2. Thermoplastische Mischungen nach Anspruch 1 , in welchen in der Komponente 3-3 von A-3 der Wasserstoff der Carboxyl-Gruppen der Carbonsäuren in einem Anteil von mindestens 50 % ("Mol-%") an der Gesamtzahl von Carboxyl-Gruppen durch ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kalium und Zink ersetzt ist.
3. Thermoplastische Mischungen nach Anspruch 1 oder 2, in welchen das Metall in der Komponente 3-3 von A-3 Natrium, Kalium oder einer Mischung beider in beliebigem Verhältnis entspricht.
4. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, in welchen der Anteil an Komponente A-1 60 bis 70 Gew.-% und der Anteil an Komponente A-3 10 bis 20 Gew.-% beträgt.
5. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, in welchen die Komponente A einen Carboxylendgruppengehalt von 10 bis 50 mmol/kg Polyester aufweist.
6. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, in welchen die funktionellen Monomere der Komponente 3-3 von A-3 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren und funktionellen Derivaten dieser Säuren.
7. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, in welchen die funktionellen Monomere der Komponente 3-3 von A-3 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäureester und Methacrylsäurester mit jeweils 1 bis 18 C-Atomen im Alkoholteil der letztgenannten Ester.
8. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, in welchen die Komponente A-3 aufgebaut ist aus
3-1) 50 bis 99 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 0,05 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern.
9. Thermoplastische Mischungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, in denen die Komponente A-3 aufgebaut ist aus
3-1 ) 50 bis 90 Gew.-% Ethylen
3-2) 0 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-Octen, 1 -Buten und Propylen und
3-3) 2 bis 50 Gew.-% einer oder mehrerer funktioneller Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern. Formteile hergestellt unter Verwendung der thermoplastischen Mischungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9. Hohlkörper hergestellt unter Verwendung der thermoplastischen Mischungen gemäß ei- nem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9. Hohlkörper hergestellt mittels Blasform-Verfahren unter Verwendung der thermoplastischen Mischungen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
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