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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft schlagzähigkeitsverbesserte
Vinylchloridpolymerzusammensetzungen. Genauer betrifft diese Erfindung
Polyvinylchlorid-Schlagmodifizierzusammensetzungen, aufweisend Gemische aus
Kohlenwasserstoffkautschuk und chloriniertem Polyethylen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Polyvinylchlorid
(PVC) ist sowohl in seiner steifen als auch in seiner flexiblen
Form weit verwendet in derartigen Anwendungen wie Folien, Zugeschnittenem,
Flächenmaterialien,
Röhren
und Schläuchen.
Da steifes PVC ein hartes, brüchiges
thermoplastisches Polymer ist, wird es oftmals mit einem Modifizierer
gemischt, um eine Zusammensetzung zu bilden, die weniger fehleranfällig gegen
Schläge
ist. Bekannte PVC-Modifizierer umfassen polyacrylische Harze, Butadien
enthaltende Polymere wie etwa Methacrylatbutadienstyrolterpolymer
(MBS), und chlorinierte Polyethylen (CPE) Harze. Zum Beispiel ist
in den
US Patenten 3,006,889 und
3,209,055 der Gebrauch eines
weiten Bereichs von chlorinierten und chlorosulfonierten Polyethylenen
in Gemischen mit PVC offenbart. Diese Modifizierer bilden kleine
kautschukartige Mikrodomänen,
wenn sie in PVC Zusammensetzungen gemischt sind, die die Schlagzähigkeit
dieser Zusammensetzungen verbessern.
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Kohlenwasserstoffkautschuke
wie Ethylen/Alpha-Olefin Copolymere haben gegenüber den zuvor erwähnten Modifizierern
die Vorteile darin, daß sie
eine geringe Dichte haben, ausgezeichnete Stabilität bei PVC Verarbeitungstemperaturen
(z. B. 170–210°C) aufweisen
und UV widerstandsfähig
sind. Zum Beispiel ist in
US Patent
5,925,703 Betso et al. der Gebrauch von linearen Ethylen/Alpha-Olefinen
gelehrt, um die Schlagleistungsfähigkeit
gefüllter
thermoplastischer Zusammensetzungen, einschließlich Polyvinylchloriden, zu
verbessern. Der Gebrauch dieser Kohlenwasserstoffkautschuke als
Schlagmodifizierer für
steife PVC Anwendungen ist durch die Tatsache gestört, daß die kleinen
kautschukartigen Mikrodomänen
nicht in dem Größenbereich gebildet
worden sind, der für
Schlagmodifizierung wirksam ist, wenn die Kohlenwasserstoffkautschuke
in PVC Verbindungen gemischt werden.
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Neuerdings
sind Schlagmodifizierer offenbart worden, die Mischungen sind, welche
chlorinierte Polyethylene und weitere Polymere enthalten. Als ein
Beispiel offenbaren Aono et al. in der
japanischen veröffentlichten Patentanmeldung
Nr. 7-11085 den Gebrauch einer Mischung eines chlorinierten
Polyethylens, das aus einem Polyethylen mit Molekulargewicht von
50.000 bis 400.000 vorbereitet wurde, und AES Harz (Acrylonitril-EPDM-Styrol),
optional in Kombination mit weiteren Polymeren, als ein Schlagmodifizierer
für PVC.
Weiter lehren in
US Patent 6,124,406 Cinadr
et al., daß blockartige
chlorinierte Polyethylene verwendet werden können, um Kohlenwasserstoffkautschuke
und PVC kompatibel zu machen, um eine PVC Zusammensetzung mit verbesserter
Schlagzähigkeit
zu ergeben. Das Cinadr Patent lehrt ebenfalls, daß zufällig chlorinierte
Polyethylene, wie etwa Tyrin
® chloriniertes Polyethylen
zur Kompatibelmachung nicht wirksam sind, aufgrund der geringen
zwischenflächigen
Adhäsion
zwischen dem PVC und dem Kohlenwasserstoffkautschuk. Das Cinadr Patent
lehrt PVC Zusammensetzungen enthaltend 0,5–10 Gewichtsteile des blockartigen
chlorinierten Polyethylens und 1–10 Gewichtsteile eines Polyolefinelastomers
pro 100 Gewichtsteile PVC. In ähnlicher
Weise offenbart Mitsubishi Kasei Vinyl KK in der
japanischen veröffentlichten Patentanmeldung
Nr. 2-45543 Vinylchloridharzzusammensetzung enthaltend
1–10 Gewichtsteile
eines chlorinierten Polyethylens und 1–10 Gewichtsteile eines Ethylen/Alpha-Olefin
Copolymers pro 100 Teile des Vinylchloridharzes.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wir
haben herausgefunden, daß die
Schlagzähigkeit
von Vinylchloridharzzusammensetzungen durch den Gebrauch einer Schlagmodifizierzusammensetzung
verbessert werden kann, die ein Ethylen/Alpha-Olefin Copolymer und
ein chloriniertes Olefinpolymer bei spezifischen Konzentrationen
und Anteilen des Modifizierers aufweist. Wir haben ebenfalls gefunden,
daß es
einen maximalen Nutzen gibt, wenn die Schlagmodifizierzusammensetzung
2–8 Teile
pro 100 Teile des Vinylchloridpolymers hat. Die besten Ergebnisse
sind gefunden worden, wenn das Verhältnis des Ethylen/Alpha-Olefin
Copolymers zu der gesamten Modifizierzusammensetzung geringer als
25% ist. Wir haben ebenfalls herausgefunden, daß die Schlagzähigkeit
mit dem Glanz oder der Glattheit der Oberfläche des PVC Artikels in Beziehung
steht. Wenn der Glanz abnimmt, wird vermutet, daß die Oberflächenirregularitäten Bruchpunkte
verursachen, die eine Abnahme der Schlagfestigkeit verursachen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine schlagzähe Zusammenstellung aufweisend
ein Vinylchloridpolymer; und eine Schlagmodifizierzusammensetzung
bereit, die aufweist:
- a) wenigstens ein Ethylen-Alpha-Olefin
Copolymer und
- b) wenigstens ein choriniertes Polyolefin
wobei die
schlagzähe
Zusammensetzung 2 bis 8 Teile der Schlagmodifizierzusammensetzung
pro 100 Teile des Vinylchloridpolymers aufweist, und die Schlagmodifizierzusammensetzung
wenigstens 25 Gew.-% des Ethylen/Alpha-Olefin Copolymer aufweist,
basiert auf dem Gesamtgewicht des Schlagmodifizierers, und das die
Schlagmodifiziersammensetzung weniger als 1 Teil pro 100 Teile des
Vinylchloridpolymers aufweist.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
schlagzähen
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Vinylchloridpolymer und
eine Schlagmodifizierzusammensetzung, welche wenigstens ein Ethylen/Alpha-Olefin
Copolymer und ein chloriniertes Olefinpolymer aufweist.
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Die
Vinylchloridpolymerkomponente ist ein festes Polymer von hohem Molekulargewicht,
das ein Polyvinylchloridhomopolymer oder ein Copolymer aus Vinylchlorid
mit copolymerisierten Einheiten einer oder mehrerer zusätzlicher
Comonomere aufweist. Wenn vorliegend, werden derartige Comonomere
für bis
zu 20% Gew.-% des Copolymers aufkommen, bevorzugt 1–5 Gew.-%
des Copolymers. Beispiele geeigneter Comonomere umfassen C2-C6 Olefine, z.
B. Ethylen und Propylen; Vinylester von geradekettigen oder verzweigten C2-C4 Carboxylsäuren, wie
etwa Vinylacetat, Vinylpropionat, und Vinyl 2-Ethylhexanoat; Vinylhalide, z. B. Vinylfluorid,
Vinylidenfluorid oder Vinylidenchlorid; Vinylether, wie etwa Vinylmethylether
und Butylvinylether; Vinylpyridin; ungesättigte Säuren, z. B. maleische Säure, fumarische
Säure,
methacrylische Säure
und deren Mono- oder Diester mit C1-C10 Mono- oder Dialkoholen; maleisches Anhydrid,
maleische Säure-Imid
wie auch die N-Substitutionsprodukte von maleischem Säure Imid
mit aromatischen, cycloaliphatischen und wahlweise verzweigten aliphatischen
Substitutenten; Acrylonitril und Styrol. Derartige Homopolymere
und Propolymere sind kommerziell erhältlich von Borden Chemicals
und Plastics und Shintech. Diese können ebenfalls durch jegliche
geeignete Polymerisierungsverfahren hergestellt werden. Polymere,
die unter Verwendung eines Suspensionsverfahrens hergestellt werden,
werden bevorzugt.
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Graftcopolymere
aus Vinylchlorid sind ebenfalls zum Gebrauch in der Erfindung geeignet.
Zum Beispiel Ethylencopolymere, wie etwa Ethylenphenylacetat, und
Ethylencopolymerelastomere, wie etwa EPDM (Copolymere aufweisend
copolimerisierte Einheiten von Ethylen, Propylen und Dienen) und
EPR (Copolymere aufweisend copolymerisierte Einheiten von Ethylen
und Propylen), die mit Vinylchlorid gegraftet sind, können ebenfalls
als die Vinylchloridpolymerkomponente verwendet werden. Ein kommerziell
erhältliches
Beispiel eines derartigen Polymers ist Vinnol® 550,
verfügbar
von der Wacker Chemie GmbH.
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Die
chlorinierte Olefinpolymerkomponente der Zusammensetzungen der Erfindung
ist ausgewählt
von der Gruppe bestehend aus a) chlorinierten Polyethylenhomopolymeren
und b) chlorinierten Copolymeren, die copolymerisierte Einheiten
von i) Ethylen und ii) einem copolymerisierbaren Monomer enthalten.
Das chlorinierte Olefinpolymer kann optional Chlorosulfonylgruppen
enthalten. Das heißt,
die Polymerkette wird anhängige
Chloringruppen und Chlorosulfonylgruppen haben. Derartige Polymere
sind als chlorosulfonierte Olefinpolymere bekannt.
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Representative
chlorinierte Olefinpolymere umfassen a) chlorinierte und chlorosulfonierte
Homopolymere von Ethylen und b) chlorinierte und chlorosulfonierte
Copolymere von Ethylen und wenigstens einem ethylenisch gesättigten
Monomer ausgewählt
von der Gruppe bestehend aus C3-C10 Alpha-Monoolefinen; C1-C12 Alkylestern von C3-C20 Monocarbocylsäuren; ungesättigte C3-C20 Mono- oder Dicarboxylsäuren; Anhydride von ungesättigten
C4-C8 Dicarboxylsäuren; und
Vinylestern von gesättigten
C2-C18 Carboxylsäuren. Chlorinierte
und chlorosulfonierte Graftcopolymere sind ebenfalls eingeschlossen.
Spezielle Beispiele geeigneter Polymerer umfassen chloriniertes
Polyethylen; chlorosulfoniertes Polyethylen; chlorinierte Ethylenvinylacetatcopolymere;
chlorosulfonierte Ethylenvinylacetatcopolymere; chlorinierte Ethylenacrylsäurencopolymere; chlorosulfonierte
Ethylenacrylsäurencopolymere;
chlorinierte Ethylenmethacrylsäurencopolymere;
chlorosulfonierte Ethylenmethacrylsäurencopolymere; chlorinierte
Ethlyenmethylacrylatcopolymere; chlorinierte Ethylenmethylmethacrylatcopolymere;
chlorinierte Ethylen n-Butylmethacrylatcopolymere; chlorinierte
Ethylenglycidylmethacrylatcopolymere; chlorinierte Graftcopolymere
von Ethylen und maleischem Säureanhydrid;
chlorinierte Copolymere von Ethylen mit Propylen, Guten, 3-Methyl-1-Penten,
oder Octen und chlorosulfonierte Copolymere von Ethylen mit Propylen,
Guten, 3-Methyl-1-Penten oder Octen. Die Copolymere können Dipolymere,
Terpolymere, oder Copolymere höherer
Ordnung sein. Bevorzugte chlorinierte Olefinpolymere sind chlorinierte
Polyethylen und chlorinierte Copolymere von Ethylenvinylacetat.
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Die
chlorinierten Olefinpolymere und chlorosulfonierten Olefinpolymere,
die für
den Gebrauch in den schlagzähen
Zusammensetzungen der Erfindung geeignet sind, können aus Polyolefinharzen hergestellt
werden, die verzweigt oder nicht verzweigt sind. Die Polyolefinbasisharze
können
durch freie Radikalverfahren, Ziegler-Natta Katalyse oder Katalyse
mit Metallocenenkatalysesystemen vorbereitet werden, z. B. denjenigen, die
in den
US Patenten 5,272,236 und
5,278,272 offenbart sind.
Chorinierung oder Chlorosulfonisierung der Basisharze kann in Suspension,
Lösung,
Festkörper
oder Fließbett
stattfinden. Freie Radikalsuspensionschlorinisierungsverfahren sind
beschrieben und gelehrt in
US
Patent 3,454,544 ,
US
Patent 4,767,823 und den darin genannten Referenzen. Derartige
Verfahren involvieren die Vorbereitung einer aquaischen Suspension
eines feingeteilten Ethylenpolymers, das dann chloriniert wird.
Ein Beispiel eines freien Radikallösungschlorinierungsverfahren
ist in
US Patent 4,591,621 offenbart.
Die Polymere können
ebenfalls in den Schmelz- oder Fließbetten chloriniert werden,
z. B. wie in
US Patent 4,767,823 gelehrt.
Chlorosulfonierverfahren werden generell in Lösung durchgeführt, aber
Suspensions- und Nicht-Lösungsverfahren
sind ebenfalls bekannt. Die Vorbereitung von chlorosulfonierten
Olefincopolymeren ist in den
US
Patenten 2,586,363 ;
3,296,222 ;
3,299,014 ; und
5,242,987 beschrieben.
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Kohlenwasserstoffkautschuke
wie etwa Ethylen/Alpha-Olefin-Copolymere sind Copolymere von Ethylen
mit wenigstens einem C3-C8 Alpha-Olefin
(bevorzugt ein aliphatisches Alpha-Olefin) Comonomer, und wahlweise,
einem Polyencomonomer, z. B. eine konjugierten Dien, einem nichtkonjugierten
Dien, einem Trien. Beispiele für
die C3-C8 Alpha-Olefine
umfassen Propen, 1-Buten, 4-Methyl-1-Penten, 1-Hexen, und 1-Octen. Das
Alpha-Olefin kann ebenfalls eine cyclische Struktur enthalten wie
etwa Cyclohexan oder Cyclopentan, das zu einem Alpha-Olefin wie
etwa 3-Cyclohexyl-1-Propen (Allyl-Cyclohexan) und Vinyl-Cyclohexan führt. Obwohl
keine Alpha-Olefine im klassischen Sinn des Ausdrucks, sind für Zwecke
dieser Erfindung gewisse zyklische Olefine, wie etwa Norbornen und
verwandte Olefine, Alpha-Olefine und können anstelle von einigen oder allen
der oben beschriebenen Alpha-Olefinen verwendet werden. In ähnlicher
Weise sind Styrol und seine verwandten Olefine (z. B., Alpha-Methylstyrol)
Alpha-Olefine für
die Zwecke dieser Erfindung.
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Polgene
sind ungesättigte
aliphatische oder alicyclische Verbindungen, die mehr als vier Kohlenstoffatome
in einer Molekularkette enthalten und wenigstens zwei doppelte und/oder
dreifache Bindungen aufweisen, z. B. konjugierte und nichtkonjugierte
Diene und Triene. Beispiele von nichtkonjugierten Dienen umfassen aliphatische
Diene wie etwa 1,4-Pentadien,
1,4-Hexadien, 1,5-Hexadien, 2-Methyl-1,5-Hexadien, 1,6-Heptadien,
6-Methyl-1,5-Heptadien,
1,6-Octadien, 1,7-Octadien, 7-Methyl-1,6-Octadien, 1,13-Tetradecadien,
1,19-Eicosadien; cyclische Diene wie 1,4-Cyclohexadien, Bicyclo[2.2.1]Hept-2,5-Dien,
5-Ethyliden-2-Norbornen, 5-Methylen-2-Norbornen,
5-Vinyl-2-Norbornen, Bicycio[2.2.2]Oct-2,5-Dien, 4-Vinylcyclohex-I-en, Bicyclo[2.2.2]Oct-2,6-Dien,
1,7,7-Trimethylbicyclo-[2.2.1]Hept-2,5-Dien, Dicyclopentadien, Methyltetrahydroinden, 5-Allylbidyclo[2.2.1]hept-2-en,
1,5-Cyclooctadien;
aromatische Diene wie etwa 1,4-Diallylbenzen, 4-Allyl-1H-Inden;
und Triene wie etwa 2,3-Diisopropenylidien-5-Norbornen, 2-Ethyliden-3-Isopropyliden-5-Norbornen,
2-Propenyl-2,5-Norbornadien,
1,3,7-Octadien, 1,4,9-Decatrien; mit 5-Ethyliden-2-Norbornen, 5-Vinyl-2-Norbornen
und 7-Methyl-1,6-Octadien als bevorzugte nichtkonjugierte Diene.
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Beispiele
von konjugierten Dienen umfassen Butadien, Isopren, 2,3-Dimethylbutadien-1,3,
1,2-Diemethylbutadien-1,3, 1,4-Dimenthylbutadien-1,3, 1-Ethylbutadien-1,3,
2-Phenylbutadien-1,3,
Hexadien-1,3, 4-Methylpentadien-1,3, 1,3-Pentadien (CH3CH=CH-CH=CH2; üblicherweise
Piperylen genannt), 3-Methyl-1,3-Pentadien, 2,4-Dimethyl-1,3-Pentadien, 3-Ethyl-1,3-Pentadien;
mit 1,3-Pentadien als bevorzugtes konjugiertes Dien.
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Beispiele
von Trienen umfassen 1,3,5-Hexatrien, 2-Methyl-1,3,5-Hexatrien,
1,3,6-Heptatrien, 1,3,6-Cycloheptatrien,
5-Methyl-1,3,6-Heptatrien, 5-Methyl-1,4-6-Heptatrien, 1,3,5-Octatrien,
1,3,7-Octratrien, 1,5,7-Octatrien, 1,4,6-Octatrien, 5-Methyl-1,5,7-Octratrien,
6-Methyl-1,5,7-Octratrien, 7-Methyl-1,5,7-Octatrien, 1,4,9-Decatrien
und 1,5,9-Cyclodecatrien.
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Beispielhafte
Copolymere umfassen Ethylen/Propylen, Ethylen/Buten, Ethylen-1-Octen, Ethylen/5-Ethyliden-2-Norbornen,
Ethylen/5-Vinyl-2-Norbornen, Ethylen/-1,7-Octadien, Ethylen/7-Methyl-1,6-Octadien,
Ethylen/Styrol und Ethylen/1,3,5-Hexatrien. Beispielhafte Terpolymere
umfassen Ethylen/Propylen/I-Octen, Ethylen/Buten/I-Octen, Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-Norbornen,
Ethylen/Buten/5-Ethyliden-2-Norbornen, Ethylen/Buten-Styrol, Ethylen/1-Octen/5-Ethyliden-2-Norbornen,
Ethylen/Propylen/1,3-Pentadien, Ethylen/Propylen/7-Methyl-1,6-Octadien,
Ethylen/Buten/7-Methyl-1,6-Octadien, Ethylen/1-Octen/1,3-Pentadien und Ethylen/Propylen/1,3,5-Hexatrien.
Beispielhafte Tetrapolymere umfassen Ethylen/Propylen/I-Octen/Dien
(z. B. ENB), Ethylen/Buten/I-Octen/Dien und Ethylen/Propylen/gemischte
Diene, z. B. Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-Norboernen/-Piperylen. Zusätzlich können Gemischkomponenten
geringe Mengen, z. B. 0,05–05
Gew.-% von Langkettenverzweigungsvergrößerern, wie etwa 2,5-Norbornadien (aka
Bicyclo[2,2,1]Hepta-2,5-Dien), Diallylbenzol, 1,7-Octadien (H2C=CH(CH2)4CH=CH2), und 1,9
Decadien (H2C=CH(CH2)6CH=CH2), einschließen.
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Die
Ethylen-/Alpha-Olefinpolymerkomponenten dieser Erfindung können hergestellt
werden, indem jegliche herkömmliche
Ethylen/Alpha-Olefinpolymerisierungstechnologie, die in der Technik
bekannt ist, verwendet wird. Zum Beispiel kann die Polymerisierung
des Ethylen-Alpha-Olefinpolymers bei Bedingungen vollbracht werden,
die in der Technik für
Ziegler-Natta oder Kaminsky-Sinn Typ Polymerisierungsreaktionen
gut bekannt sind. Die Ethylen-Alpha-Olefinpolymerkomponenten dieser
Erfindung können
ebenfalls hergestellt werden, indem ein Monomer-Bis-Cyclopentadienyl,
Indenyl, oder Fluorenyl-Übergangsmetall
(bevorzugt Gruppe 4) Katalysator oder gezwungener geometrischer
Katalysator verwendet wird. Suspension, Lösungs-, Schlämmungs-Gasphasen,
Festkörperpulverpolymerisierung
oder weitere Verfahrensbedingungen können verwendet werden, wenn
erwünscht.
Ein Träger,
wie etwa Silica, Alumina oder ein Polymer (wie etwa Polytetrafluoroethylen
oder ein Polyolefin) können
ebenfalls verwendet werden, wenn gewünscht.
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Inerte
Flüssigkeiten
dienen als geeignete Lösungsmittel
für die
Polymerisierung. Beispiele umfassen gerad- oder verzweigtkettige
Kohlenwasserstoffe wie etwa Isobutan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan,
Octan, und Mischungen davon; cyclische und alicyclische Kohlenwasserstoffe
wie etwa Cyclohexan, Cycloheptan, Methylcyclohexan, Methylcycloheptan,
und Mischungen davon; perfluorinierte Kohlenwasserstoffe wie etwa perfluorinierte
C4-10 Alkane; und aromatische und Alkyl-substituierte
aromatische Verbindungen wie etwa Benzol, Toluen, Xylen und Ethylbenzol.
Geeignete Lösungsmittel
umfassen ebenfalls flüssige
Olefine, die als Monomere oder Comonomere umfassend Butadien, Cyclopenten,
1-Hexen, 4-Vinylcyclohexen, Vinylcyclohexan, 3-Methyl-1-Penten,
4-Methyl-1-Penten,
1-4-Hexadien, 1-Octen, 1-Decen, Styrol, Divinylbenzol, Allylbenzol, und
Vinyltoluen (einschließlich
aller Isomere allein oder in Zumischung) wirken können. Mischungen
der vorangegangenen sind ebenfalls geeignet. Wenn erwünscht, können normalerweise
gasförmige
Olefine zu Flüssigkeiten
gewandelt werden, durch Anwendung von Druck, und hierbei verwendet
werden.
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Die
schlagzähen
Zusammensetzungen der Erfindung werden 2–8 Gewichtsteile der Schlagmodifizierzusammensetzung
pro hundert Gewichtsteile des Vinylchloridpolymers umfassen. Die
Schlagmodifizierzusammensetzung enthält weniger als 25% Ethylen/Alpha-Olefin Copolymer.
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Die
schlagzähigen
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind physikalische
Mischungen (blends) von Polymeren und erfordern kein Querverbinden
(crosslinking) oder Vulkanisieren, um als kommerzielle Produkte
nützlich
zu sein. Die Zusammensetzungen können
zusätzlich
Füllstoffe
enthalten. Insbesondere nützliche
Füllstoffe
umfassen Silica, Lehm, Titandioxid, Talk, Calciumcarbonat, und andere
mineralische Füllstoffe.
Calciumcarbonat wird bevorzugt. Die Zusammensetzungen können zusätzlich weitere
Verbindungsingredienten wie etwa Stabilisatoren, Aufblasemittel,
Schmierstoffe, Pigmente, Farbmittel, Verfahrenshilfen, Weichmacher,
und Querverbindungsmittel enthalten. Der Gebrauch derartiger zusätzlicher
Komponenten erlaubt es den Zusammensetzungen, zum Gebrauch in mannigfaltigen
Anwendungen passend gemacht zu werden, z. B. für steife PVC Zuschnitte, Rohre
und Profile wie etwa Fenster, Umzäunungen, Abdeckungen und elektrische
Leitungen. Insbesondere nützliche
Verbindungsingredienten umfassen Zinn, Blei und Calcium/Zinkstabilisatoren,
Polymethylmethacrylatverfahrenshilfen, und Kohlenwaserstoff, Ester,
oder Amidwachse. Wenn Verbindungsingredienten verwendet werden,
werden sie wie im allgemeinen in Mengen von 0,1–30 Teile pro hundert Teile
Vinylchloridharz verwendet, abhängig
von dem Typ des Zusatzes.
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Die
schlagzähigen
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere nützlich für die Herstellung
von PVC Zuschnitten, Profilen, Flächenmaterialien und Rohren.
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Die
Erfindung wird weiter durch die folgenden Ausführungsformen dargestellt, worin
alle Teile Gewichtsteile sind, solange nichts anderes angegeben
ist.
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BEISPIELE
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Beispiel 1-1
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Eine
PVC Zusammensetzung wurde in einem Mitsui Mining Company Henschel
Mixer gemäß dem folgenden
Verfahren vorbereitet: 100 Teile Shin-Etsu Chemical TK-1000 PVC
wurde zu dem Mischer zugegeben und die Inhalte wurden erwärmt, bis
die Temperatur 45°C
(113°F)
erreichte. Dann wurde 0,5 Teile von STANNTM ONZ-100F
Zinnstabilisierer zugegeben und mit der Herstellung des Elends fortgefahren.
Wenn eine Temperatur von 60°C
(140°F)
erreicht wurde, wurden 0,5 Teile von Luwax®OA2
Pulver oxidiertes Polyethylenwachs, 0,5 Teile von Luwax®A Pulver
Polyethylenwachs, 0,5 Teile von SAK-CS-P® Calciumstearat, und 0,5
Teile von Luwax®2191
Paraffinwachs zugegeben. Mit dem Mischen wurde dann fortgefahren,
bis eine Temperatur von 65°C
(149°F)
erreicht wurde, wobei 1,8 Teile von Tyrin®3600P
chloriniertes Polyethylen zugegeben wurde, gefolgt von der Zugabe
von 0,2 Teilen von Engage®8842 Ethylen-Octen Copolymer.
Mit dem Vermischen wurde weiter fortgefahren, bis eine Temperatur
von 85°C
(185°F)
erreicht wurde. Die Geschwindigkeit des Mischers wurde dann auf
das Minimum abgesenkt und der Mixer wurde extern gekühlt. Wenn
die Temperatur des Mixers 50°C
(122°F)
erreichte, wurde die Zusammensetzung entfernt und es wurde approximativ
6000 g gesammelt.
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Die
Zusammensetzung wurde an einem labormaßstäblichen, gegendrehenden, konischen
Zwillingsschraubenextruder (Toyoseiki 2D20C) verarbeitet. Die Schrauben
waren 3 cm abgeschrägt
auf 2 cm, ventiliert, und mit einem Längen/Durchmesserverhältnis von 20:1.
Eine 15 cm flächige
Form mit einer einstellbaren Lücke,
die auf approximativ 1,5 mm gesetzt war, wurde verwendet, Zone 1
war der Einspeiseabschnitt des Extruders und wurde auf 170°C gesetzt.
Die Zonen 2 und 3 waren die Mittel und Ende des Extruders, auf 180 bzw.
185°C gesetzt,
die Zonen 1–3
waren zur Luftkühlung
ausgelegt. Zone 4, die die Form war, wurde auf 195°C gesetzt.
Die Umdrehungen pro Minute (RPM) des Extruders wurde auf 90 gesetzt.
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Das
Zusammensetzungspulver wurde über
einen getrennten Einspeisehopper mit einer Einspeiseschraube eingeführt, die
gesteuert war, 74/min Ausgabe zu ergeben, und das flächige Material
wurde mit einer Aufnahmeeinheit nach unten gezogen, um ein flächiges Material
mit einer endgültigen
Breite von 15,5 bis 16 cm zu erhalten.
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Die
schlagzähigkeit
des Flächenmaterials
wurde bestimmt, indem ein BKY-Gardner USA, Inc. Gardner-SPI®modifizierter
Dartschlagtester verwendet wurde. Zwanzig repräsentative Proben, bei –10°C Farbe annehmend,
wurden durch ein fallendes Gewicht 3,36 kg (8-Ib) Stempel und Stempelträer einem
Stoß ausgesetzt.
Die Nase des Schlags war 1,27 cm im Durchmesser. Der Innendurchmesser
des Stempels war 1,63 cm. Da feste Gewicht wurde aus verschiedenen
Höhen fallengelassen
und die Energie wurde gemessen, die ein Fehlverhalten von 50% der
Proben verursachte. Die kalkulierte mittlere Fehlerenergie für Beispiel
1-1 betrug 152 kg cm.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
PVC Zusammensetzung wurde in einem Mitsui Mining Company Henschel
Mixer gemäß dem folgenden
Verfahren vorbereitet: 100 Teile Shin-Etsu Chemical TK-1000 PVC
wurde zu dem Mischer zugegeben und die Inhalte wurden erwärmt, bis
die Temperatur 45°C
(113°F erreichte.
Dann wurde 0,5 Teile von STANNTM ONZ-100F
Zinnstabilisierer zugegeben und mit der Herstellung des Elends fortgefahren.
Wenn eine Temperatur von 60°C
(140°F)
erreicht wurde, wurden 0,5 Teile von Luwax®OA2
Pulver oxidiertes Polyethylenwachs, 0,5 Teile von Luwax®A Pulver
Polyethylenwachs, 0,5 Teile von SAK-CS-P® Calciumstearat,
und 0,5 Teile von Luwax®2191 Paraffinwachs zugegeben.
Mit dem Mischen wurde dann fortgefahren, bis eine Temperatur von 65°C (149°F) erreicht
wurde, wobei 1,8 Teile von Tyrin®3600P
chloriniertes Polyethylen zugegeben wurde. Mit dem Vermischen wurde
weiter fortgefahren, bis eine Temperatur von 85°C (185°F) erreicht wurde. Die Geschwindigkeit
des Mischers wurde dann auf das Minimum abgesenkt und der Mixer
wurde extern gekühlt. Wenn
die Temperatur des Mixers 50°C
(122°F)
erreichte, wurde die Zusammensetzung entfernt und es wurde approximativ
6000 g gesammelt.
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Die
PVC Zusammensetzung wurde in einer identischen Weise wie in der
des Beispiels 1-1 verarbeitet und unter identischen Bedingungen
wie bei Beispiel 1-1 für
Gardner Schlagzähigkeit
getestet. Die Schlagzähigkeit
dieses Vergleichsbeispiels betrug 149 kg cm.
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Ergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Zusammensetzungen von Beispiel 1-1
bis 1-5 haben zwei Teile Gesamtmodifizierer pro 100 Teile PVC. Ähnlich haben
die Beispiele 2-1 bis 2-4 3 Teile Gesamtmodifizierer pro 100 Teile
PVC, usw. Die Vergleichsbeispiel zeigen Modifizierzusammensetzungen
mit nur chloriniertem Polyethylen.
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Die
Beispiele der Erfindung zeigen eine verbesserte Schlagzähigkeit
im Vergleich zu herkömmlichen Beispielen.
Weiter gibt es ein Maximum in der Schlagleistungsfähigkeit
für Beispiele
der Erfindung, bei denen das Verhältnis von dem Ethylen-Octencopolymer
zu der Gesamtmodifizierzusammensetzung weniger als 25% beträgt.
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Die
folgenden Materialien wurden in den Beispielen benutzt:
TK-1000
Polyvinylchlorid ist verfügbar
von Shinetu Chemical.
Tyrin
® 3600P
chloriniertes Polyethylen und Engage
® 8842
Ethylen-Octencopolymer sind verfügbar
von DuPont Dow Elstomers L.L.C.
STANN
TMONZ-100F
Zinnstabilisierer ist verfügbar
von Sunkyoyuukigousei.
Luwax
®OA2
oxidiertes Polyethylenwachs und Luwax
® A
Pulver Polyethylenwachs sind jeweils verfügbar von BASF.
SAK-CS-P
Calciumstearat ist verfügbar
von Sinagawakakou.
Luvax
®-2191 Paraffinwachs ist
verfügbar
von Nipponseiro. Tabelle 1 Schlagtestergebnisse für Beispiel
1-1 bis 7-2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7
Beispiel | Bildung | Glanz [%/Gs60] | Gardner
Schlag [kg cm] |
PVC [Gew.-%] | CPE [phr] | EO
[phr) |
Vergl.
1 | 100 | 2.0 | 0.0 | 60.7 | 149 |
1-1 | 100 | 1.8 | 0.2 | 55.0 | 152 |
1-2 | 100 | 1.6 | 0.4 | 53.3 | 145 |
1-3 | 100 | 1.4 | 0.6 | 28.6 | 116 |
1-4 | 100 | 1.2 | 0.8 | 15.6 | < 18 |
1-5* | 100 | 1.0 | 1.0 | 16.4 | < 18 |
| | | | | |
Vergl.
2 | 100 | 3.0 | 0.0 | 61.8 | 160 |
2-1 | 100 | 2.7 | 0.3 | 60.6 | 171 |
2-2 | 100 | 2.4 | 0.6 | 49.3 | 134 |
2-3 | 100 | 2.1 | 0.9 | 12.7 | < 18 |
2-4* | 100 | 1.8 | 1.2 | 9.8 | < 18 |
| | | | | |
Vergl.3 | 100 | 4.0 | 0.0 | 65.1 | 163 |
3-1 | 100 | 3.6 | 0.4 | 64.0 | 174 |
3-2 | 100 | 3.2 | 0.8 | 55.2 | 196 |
3-3* | 100 | 2.8 | 1.2 | 39.1 | 163 |
3-4* | 100 | 2.4 | 1.6 | 20.8 | 118 |
| | | | | |
Vergl.
4 | 100 | 5.0 | 0.0 | 66.5 | 174 |
4-1 | 100 | 4.5 | 0.5 | 63.0 | 221 |
4-2* | 100 | 4.0 | 1.0 | 55.6 | 223 |
4-3* | 100 | 3.5 | 1.5 | 45.2 | 172 |
4-4* | 100 | 3.0 | 2.0 | 19.9 | 109 |
| | | | | |
Vergl.
5 | 100 | 6.0 | 0.0 | 70.8 | 181 |
5-1 | 100 | 5.4 | 0.6 | 62.4 | 232 |
5-2* | 100 | 4.8 | 1.2 | 53.8 | 214 |
| | | | | |
Vergl.
6 | 100 | 7.0 | 0.0 | 72.5 | 221 |
6-1 | 100 | 6.3 | 0.7 | 67,8 | 261 |
6-2* | 100 | 5.6 | 1.4 | 46.7 | 213 |
| | | | | |
Vergl.
7 | 100 | 8.0 | 0.0 | 76.4 | 247 |
7-1 | 100 | 7.2 | 0.8 | 51.3 | 263 |
7-2* | 100 | 6.4 | 1.6 | 18.1 | 221 |
| | | | | |
- PVC = TK-1000 Polyvinylchlorid
- CPE = Tyrin® 3600P
chloriniertes Polyethylen
- EO = Engage® 8842
Ethylen-Octen Copolymer
- * Diese Beispiele sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung.