DE1111383B - Verfahren zur Herstellung schlagfester Formmassen auf der Grundlage von nachchloriertem Polyvinylchlorid oder nachchlorierten Mischpolymerisaten des Vinylchlorids - Google Patents
Verfahren zur Herstellung schlagfester Formmassen auf der Grundlage von nachchloriertem Polyvinylchlorid oder nachchlorierten Mischpolymerisaten des VinylchloridsInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung schlagfester Formmassen auf der Grundlage von nachchloriertem Polyvinylchlorid oder nachchlorierten Mischpolymerisaten des Vinylchlorids Polyvinylchlorid wurde bisher schon wegen seiner schlechten Löse- und Filmeigenschaften durch Nachchlorieren in einen für das Lackgebiet geeigneten Rohstoff übergeführt. Die Vorteile, die durch das Nachchlorieren erreicht werden, sind jedoch auch von Nachteilen begleitet, z. B. Sprödigkeit und schwerere Verarbeitung, so daß auch nachchloriertes Polyvinylchlorid nicht wie unchloriertes Polyvinylchlorid auf dem Kunststoffgebiet eingesetzt werden konnte, obwohl die gegenüber Polyvinylchlorid gesteigerte Festigkeit und die erhöhte Wärmebeständigkeit einen Anreiz zum Einsatz boten. Lediglich Fasern aus nachchloriertem Polyvinylchlorid, die wegen ihrer hohen Wärmefestigkeit technisches Interesse besaßen, konnten technisch hergestellt werden, indem man bei der Herstellung des Fadens den Umweg über die Lösung ging, aus welcher der Faden in geeigneter Weise unter Abtrennen des Lösungsmittels erhalten wurde.
- Zur Herstellung von kompakteren und größeren Fertigartikeln, wie sie heute von der Kunststoffindustrie in großen Mengen erzeugt werden, ist jedoch dieses Verfahren nicht anwendbar. Es wäre daher für die Technik von besonderem Wert, die Verfahren, wie sie z. B. vom Polyvinylchlorid her bekannt sind, auch auf diese Kunststoffklasse auszudehnen, um die guten Eigenschaften, die das nachchlorierte Polysinylchlorid aufweist, ausnutzen zu können.
- In der USA.-Patentschrift 2693 459 wird zwar beschrieben, daß man Polyvinylacetale, die dadurch charakterisiert sind, daß im Ausgangspolyvinylacetat mindestens 75°/e <>/<} der ursprünglichen Acetatgruppen durch Acetalgruppen ersetzt sind, durch Zugabe von 4 bis 150/o. chlorsulfoniertem Polyäthylen verbessern kann. In der Patentschrift wird jedoch ausdrücklich hervorgehoben, daß die Eigenschaftsverbesserungen durch Zusatz von chlorsulfonierten Polyäthylenen nur bei dem genannten Polyvinylacetalen auftreten, daß dagegen bei anderen Vinylpolymerisaten und selbst den oben beschriebenen Polyvinylacetalen nahe verwandten Polymerisaten der Zusatz von chlorsulfonierten Polyäthylenen keine Steigerung der Eigenschaften bewirkt.
- Es wurde nun gefunden, daß durch den Zusatz von Chlorierungsprodukten und/oder Sulfochlorierungsprodukten von hochpolymeren aliphatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Chlorierungsprodukten und/oder Sulfochlorierungsprodukten von Polyäthylen oder Polypropylen oder von Mischpolymerisaten des Äthylens und des Propylens, die Eigenschaften von nachchloriertem Polyvinylchlorid ganz erheblich verbessert werden. So läßt sich z. B. nach- chloriertes Polyvinylchlorid in Mischung mit einem oder mehreren der genannten Stoffe nach für Polyvinylchlorid bekannten Verfahren ohne Schwierigkeiten zu schlagfesten Formmassen verarbeiten.
- Es war nicht zu erwarten, daß bei Zumischung der Chlorierungsprodukte von hochpolymeren Kohlenwasserstoffen, die klebrige Massen ohne eine meßbare Formbeständigkeit in der Wärme (z. B. nach Martens) und mit einer geringen Festigkeit darstellen, zu dem spröden und starren nachchlorierten Polyvinylchlorid eine für die Kunststoffverarbeitung brauchbare Kombination entsteht, die sich auf den vom Polyvinylchlorid her bekannten Verarbeitungsmaschinen verformen läßt und bei der die guten Eigenschaften des nachchlorierten Polyvinylchlorids, besonders die hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit, weitgehend erhalten bleiben.
- Vorzugsweise setzt man dem nachchlorierten Polyvinylchlorid die chlorierten hochpolymeren Kohlenwasserstoffe in Mengen zwischen etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Mischung, zu, wobei die chlorierten oder chlorierten und sulfochlorierten Hochpolymeren zweckmäßigerweise einen Chlorgehalt zwischen etwa 20 und etwa 60 ovo haben.
- Die Abmischung dieser chlorierten Hochpolymeren mit nachchloriertem Polyvinylchlorid führt zu einem Produkt mit ganz neuen Eigenschaften.
- Besonders hervorzuheben bei diesen Mischungen von Polymeren ist die sehr gute Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit, wobei selbst bei verhältnismäßig hohen Zusätzen an Chlorierungsprodukten die übrigen guten Eigenschaften des nachchlorierten Polyvinylchlorids im wesentlichen erhalten bleiben. Hierzu sei erwähnt, daß man durch bekannte Weichmacher ebenfalls die Kerbschlagzähigkeit des nachchlorierten Polyvinylchlorids verbessern kann. Dabei verschechtert sich aber die Mehrzahl der anderen Eigenschaften, so daß die bekannten Verfahren in der Praxis zu Nachteilen führen.
- Ferner sei darauf hingewiesen, daß es allgemein wünschenswert ist, die Kerbschlagzähigkeitswerte von Kunststoffen zu erhöhen, da hierdurch eine Sprödigkeit der Formkörper vermieden wird.
- Die Nichtbrennbarkeit, die Transparenz und Nichtalterung dieses Polymerisatgemisches ist ein weiterer wesentlicher Vorteil vor vielen anderen Kunststoffen und Kunststoffmischungen. Doppelbindungen, wie in den Abmischungen, z. B. des nachchlorierten Polyvinylchlorids mit synthetischem Kautschuk, sind in den erfindungsgemäßen Mischungen nicht vorhanden, so daß dadurch bedingte Alterungsvorgänge nicht erfolgen können.
- Als erfindungsgemäße Chlorierungsprodukte oder Sulfochlorierungsprodukte sollen hier die durch Chlorieren oder Sulfochlorieren von hochpolymeren Kohlenwasserstoffen, wie Polyäthylen, Polypropylen, und der Mischpolymerisate von Äthylen und Propylen hergestellten Produkte verstanden werden. Besonders haben sich hierzu die Chlorierungsprodukte und Sulfochlorierungsprodukte der Niederdruckpolyoleflne, z. B. von nach Ziegler-Verfahren hergestellten Polyolefinen, bewährt. In vielen Fällen ist es besonders norteilhaft, den Anteil von Äthylen-Propylen-Mischpolymerisaten nach dem Chlorieren als Zusatzstoffe zu verwenden, der in aliphatischen Kohlenwasserstoffen, etwa des Siedebereiches 80 bis 2200 C, unlöslich ist. Ferner ist es möglich, noch zusätzlich weitere chlorhaltige Polymerisate, insbesondere Polymerisate und Mischpolymerisate des 2-Chiorbutadiens, als Zusatzstoffe hinzuzusetzen.
- Es ist hierbei für den Fachmann selbstverständlich und soll hier nur erwähnt werden, um Mißverständnissen vorzubeugen, daß hier unter Chlorierungsprodukten hochpolymerer Kohlenwasserstoffe nur solche Produkte verstanden werden sollen, die nach einem Verfahren hergestellt wurden, die zu homogenen oder weitgehend homogenen Produkten führen, d. h., daß jede Kohlenwasserstoffkette zumindest ein Chloratom enthält und nicht überchlorierte (über etwa 60°/oChlor) Moleküle neben überhaupt völlig unchlorierten Polyolefinen vorliegen, wie es bei in heterogener Phase arbeitenden Chlorierungsverfahren der Fall sein kann.
- Der Chlorgehalt in den Chlorierungsprodukten kann in weiten Grenzen schwanken. Auch bei geringem Chloranteil von etwa 20 °/o sind bereits günstige Effekte der Kerbschlagzähigkeit zu erkennen.
- Bei höheren Chlorgehalten wesentlich über etwa 60°/o hinaus ist die Verbesserung der Kerbschlag- zähigkeit, die die Zumischung dieser Chlorierungsprodukte bringt, nicht mehr stark.
- Die Abmischung des nachchlorierten Polyvinylchlorids mit den Chlorierungsprodukten kann auf die vom Polyvinylchlorid bekannte Art und Weise erfolgen, so z. B. durch Einmischen auf der Walze und auf dem Extruder. Vorteilhaft kann auch die Abmischung durchgeführt werden, indem die Lösung bzw. Suspension der Chlorierungsprodukte, beispielsweise von Polyäthylen, so wie sie nach der Chlorierung anfällt, mit nachchloriertem Polyvinylchloridpulver oder einer nachchlorierten Polyvinylchloridsuspension nach bekannten Verfahren in üblicher Weise aufgearbeitet wird.
- Ebenso wie beim Polyvinylchlorid ist es auch bei erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischungen vorteilhaft, die vom Polyvinylchlorid her bekannten Stabilisatoren einzusetzen.
- Ferner ist es möglich, wie es vom Polyvinylchlorid her bekannt ist, Weichmacher, Füllstoffe, Farben und Pigmente einzumischen, um besondere Effekte mit derartigen Mischungen zu erzielen.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte können im Preßverfahren zu Folien, Platten und sonstigen Formkörpern verarbeitet werden. Nach dem Preßspritz- und Spritzgußverfahren lassen sich beliebig geformte Fertigartikel daraus herstellen. Rohre, Bänder, Stäbe und Profile lassen sich nach dem Strangpreßverfahren herstellen, wobei diese auch weiter verformt werden können, wie zur Herstellung von Flaschen nach bekannten Verfahren.
- Wegen der guten elektrischen Eigenschaften können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte auch auf dem elektrischen Gebiet, wie zur Kabelummantelung und zur Herstellung von Spulenkörpern, eingesetzt werden.
- Die Herstellung von geschäumtem Material ist ebenfalls möglich.
- Es sollen hier unter nachchloriertem Polyvinylchlorid alle Produkte verstanden werden, die durch Nachchlorieren von Polyvinylchlorid oder Vinylchlorid-Mischpolymerisaten entstehen, z. B. eignen sich Mischpolymerisate mit Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Acrylsäureestern, Acrylsäurenitril, Maleinsäureester.
- Beispiel 1 Auf einem Mischwalzwerk werden einmal ein nachchloriertes Polyvinylchlorid mit 63,4 63,4°/o Chlor und einem K-Wert von 69 und danach je eine Mischung von 90 bzw. 80 °/o des gleichen nachchlorierten Polyvinylchlorids und 10 bzw. 20°/e eines chlorierten Niederdruckpolyäthylens mit einem Chlorgehalt von 40°/e unter Zusatz von 2 °/o, eines Zinnstabilisators bei 1700 C 10 Minuten lang verwalzt.
- Bei dem reinen nachchlorierten Polyvinylchlorid ist es kaum möglich, ein zusammenhängendes Fell auf der Walze zu erhalten, während die Mischung aus nachchloriertem Polyvinylchlorid mit chloriertem Polyäthylen besonders bei einem Verhältnis 80 : 20 ein glattes Fell ergibt.
- An den verpreßten 4-mm-Platten wurden folgende Werte gemessen, wobei die Messung an reinem nachchloriertem Polyvinylchlorid wegen der schwierigen Herstellung der Platten nur bei der Kerbschlagzähigkeit durchgeführt werden konnte und deshalb Werte aus der Literatur zitiert werden mußten.
Reines nach- Das gleiche nach- chloriertes chlorierte Poly- Polyvinyl- vinylchlorid mit chlorid 10 0/o 20010 (63,4% Cl- chloriertem Nieder- Gehalt, druckpolyäthylen K-Wert 69) C1 400/0 Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) .. . 1,6 5,1 13,5 Reißfestigkeit (kg/cm²) . ... 650 bis 750 610 460 (nach Literatur) Dehnung (Ole) . .. 4 bis 5 28 40 (nach Literatur) Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens - 71 70 nach Vicat - 114 110 Shore-Härte D ... - 79 75 - Kerbschlagzähigkeit in cmkg/cm2
Das gleiche nach- chlorierte Poly- Reines nachchloriertes Reines nach- vinylchlorid Polyvinylchlorid chloriertes mit 200/0 Polyvinylchlorid chloriertem Niederdruck- 01o Ci-Gehalt K-Wert polyäthylen 63,4 69 1,6 11,6 62 62 2,4 29 62,2 61 - 9 64 63 1 1,2 30 Das gleiche nachchlorierte Reines nach- Polyvinylchlorid chloriertes mit 300/0 Polyvinyl- chloriertem chlorid Niederdruck- polyäthylen Cl = 43,7010 Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) . . 1,2 ohne Bruch Shore-Härte D . .. . 81 71 Kugeldruckhärte nach 15 und 60 Sekunden 1082/1050 670/620 Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens (° C) ... - 55 - Bemerkenswert ist die hohe Kerbschlagzähigkeit der 70 : 30-Mischung (»ohne Bruch«) bei der verhältnismäßig hohen Härte und guten Wärmebeständigkeit des Materials.
- Beispiel 4 Werden, wie im Beispiel 1, einmal ein nachchloriertes Polyvinylchlorid mit 64 % Chlor und einem K-Wert von 63 und danach eine Mischung von 80 <)/o des gleichen nachchlorierten Polyvinylchlorids mit 10 0/o eines chlorierten Niederdruck-Polyäthylens mit einem Chlorgehalt von 43,70/0 und 10% eines chlorierten Niederdruckpolyäthylens mit einem Chlorgehalt von 32,8 0/, auf einer Mischwalze eingemischt, so werden folgende Werte erhalten:
Das gleiche nachchlorierte Polyvinylchlorid mit 10% Reines nach- chloriertem chloriertes Niederdruck- Polyvinyl- polyäthylen chlorid (Cl = 43,70/0) und 10% chloriertem Niederdruck- polyäthylen (Cl = 32,8 %) Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) ... . . ... 1,2 27 Reißfestigkeit (kg/cm2) - 530 Reißdehnung (°/o) . - 20 Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens (° C) ... - 59 Kugeldruckhärte nach 15 und 60 Sekunden - 950/890 Shore-Härte D ... - 79 Das gleiche nachchlorierte Polyvinylchlorid mit 10 % chloriertem Reines nach- Niederdruck- chloriertes polyäthylen Polyvinyl- (Cl=43,7%) chlorid und 100/o sulfochloriertem Hochdruck- polyäthylen (Cl = 25%, S=1,5%) Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) . . . . . . . . 1,2 11,6 Reißfestigkeit (kg/cm2) - 510 Reißdehnung (°/o) . - 30 Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens (°C) - 60 Kugeldruckhärte nach 15 und 60 Sekunden - 905/850 Shore-Härte D . - 77 Das gleiche nach- chlorierte Poly- Reines nach- Vinylchlorid mit 20% eines chlor- chloriertes sulfochlorierten Polyvinyl- Hochdruck- chlorid polyäthylens (Cl = 25%, 5 = 1,5°/o)' Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) . . 1,2 31 Das gleiche nach- chlorierte Poly- vinylchlorid mit Reines nach- 10 0/0 eines chlor- chloriertes sulfochlorierten Polyvinyl- Hochdruckpoly- chlorid äthylens (Cl =250/0, S = 1,5 °/o und 10% Poly- chloropren) Kerbschlagzähigkeit (cmkg/cm2) . . i 5 ohne Bruch
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung schlagfester Formmassen auf der Grundlage von nachchloriertem Polyvinylchlorid oder nachchlorierten Mischpolymerisaten des Vinylchlorids, dadurch gekennzeichnet, daß man den nachchlorierten Polymerisaten 10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, an Chlorierungsprodukten und bzw. oder Sulfochlorierungsprodukten von hoch polymeren, aliphatischen Kohlenwasserstoffen zusetzt, die einen Chlorgehalt von etwa 20 bis 60% aufweisen, in an sich bekannter Weise verarbeitet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlorierungsprodukte und bzw. oder Sulfochlorierungsprodukte des Polyäthylens, Polypropylens und bzw. oder von Mischpolymerisaten aus Äthylen und Propylen zusetzt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlorierungsprodukte und/ oder Sulfochlorierungsprodukte von nach einem Niederdruckverfahren hergestelltem Polyäthylen, Polypropylen und/oder einem Mischpolymerisat von Athylen und Propylen zu setzt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlorierungsprodukte und/ oder Sulfochlorierungsprodukte des Anteils von Äthylen-Propylen-Mischpolymerisaten zusetzt, der in aliphatischen Kohlenwasserstoffen etwa des Siedebereiches 80 bis 2200 C unlöslich ist.
- 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich weitere chlorhaltige Polymerisate, insbesondere Polymerisate und Mischpolymerisate des 2-Chlorbutadiens, zusetzt.In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2693459.
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