DE1554862B1

DE1554862B1 - Verfahren zum Verformen von hochmolekularem Polyaethylen

Info

Publication number: DE1554862B1
Application number: DE19631554862D
Authority: DE
Inventors: Dietzel Dr Sc Nat Ewald
Original assignee: Ruhrchemie AG; Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH; Ruhrchemie AG
Priority date: 1963-12-06
Filing date: 1963-12-06
Publication date: 1970-09-03
Also published as: DE1729321A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von hochmolekularem Polyäthylen mit praktisch nicht mehr meßbarem Schmelzindex, insbesondere von Polyäthylen mit Molekulargewichten über 150000, durch Spritzgießen oder Spritzpressen, bei dem das unterhalb seiner Zersetzungstemperatur plastisch gemachte Polyäthylen unter Druck in eine vorgeheizte Form gepreßt wird.

Die Verformung von Polyäthylen auf dem Wege über Spritzen, Spritzpressen usw. ist weitgehend von der durch den Schmelzindex gekennzeichneten Schmelzbarkeit des Kunststoffes abhängig. Der Schmelzindex gibt an, welche Menge an Polyäthylen bei einer Belastung von 5,3 kg durch eine Düse von 2 mm Querschnitt innerhalb von 600 Sekunden bei einer Temperatur von 190° C austritt. Liegt ein hoher Schmelzindex vor, so ist die Verarbeitung leicht, während ein niedriger Wert für den Schmelzindex die Verarbeitung erschwert. Der Schmelzindex wird mit zunehmendem Molekulargewicht geringer und ist bei viskosimetrisch bestimmten Molekulargewichten oberhalb 150000 praktisch nicht mehr meßbar. Die nachstehende Tafel 1 erläutert diese Verhältnisse.

Tafel 1

Molgewicht	Schmelzindex J₅
120 000	0,3
130 000	0,1
150 000	nicht meßbar
200 000	nicht meßbar
500 000	nicht meßbar
1 000 000	nicht meßbaf

25

30

35

Es ist zwar möglich, Schmelzbarkeit und Viskosität durch Erhöhung der Temperatur zu verbessern, jedoch ist der Temperatursteigerung eine Grenze gesetzt, da bei zu hohen Temperaturen bei der Verformung ein Abbau des Molgewichtes eintritt.

Spritzt man hochmolekulares Polyäthylen, z. B. Ziegler-Polyäthylen, mit Molgewichten von 1000000 bei Temperaturen von etwa 240° C ohne Stabilisator, so tritt ein Abbau des Molgewichtes ein, der sich nachteilig auf eine Reihe von Eigenschaften des gespritzten Produktes, wie Kerbschlagzähigkeit usw., auswirkt. Werden dem gleichen Einsatzprodukt Antioxydationsmittel zugesetzt, so hält das hochmolekulare Polyäthylen auch einer höheren Erhitzung stand. Oberhalb 300° C tritt jedoch schon bei kurzzeitigem und in verstärktem Maße bei längerem Verweilen bei dieser Temperatur eine starke Zersetzung ein. Macht man das Produkt mit Hilfe von Schnecken plastisch, so geschieht das Aufschmelzen in der Bewegung, womit eine bessere Durchmischung und Plastifizierung verbunden ist.

Für die Herstellung eines guten Spritzlings kommt es aber nicht nur auf die Plastifizierung, sondern auch auf die Verformung an. Bei Polyäthylen" mit gutem Schmelzindex, also einem Produkt mit niedrigem Molekulargewicht, nimmt die Spritzgußform die Wärme des Materials während des Spritzvorgangs an.

Es wurden auch bereits die Formen vorgeheizt, um eine formtreue Ausbildung des Spritzlings zu erhalten. Die eingestellten Formtemperaturen blieben dabei unterhalb des Kristallit-Schmelzpunktes für Polyäthylen (132° C).

Spritzt man hochmolekulares Polyäthylen mit nicht mehr meßbarem Schmelzindex in eine kalte Form oder in eine Form ein, deren Temperatur unterhalb des Kristallit-Schmelzpunktes liegt, so wird das vorplastifizierte, geschmolzene Material an der Formwand bzw. auf dem Wege zur Form abgekühlt, und es entsteht ein Spritzling mit schuppiger Oberfläche oder sogar durchgehend schuppiger Struktur.

Es bereitet daher kaum überwindbare Schwierigkeiten, bei der Verarbeitung von solchem hochmolekularen Polyäthylen mit viskosimetrisch bestimmten Molgewichten von 500000 und 1000000 oder höher durch Spritzgießen oder Spritzpressen einwandfreie Spritzlinge zu erhalten.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch behoben, daß die Form auf eine über dem Kristallit-Schmelzpunkt liegende Temperatur, vorzugsweise zwischen 140 und 180° C, vorgeheizt und anschließend nur so weit abgekühlt wird, daß die Masse vor dem Ausstoßen des Formlings eine Temperatur von 100 bis 120°C annimmt.

. Nach einer Ausführungsform der Erfindung setzt man hochmolekulares Polyäthylen ein, dem Füllstoffe, insbesondere Schlämmkreide, in Mengen bis zu 80%, bezogen auf die gefüllte Masse, beigemischt worden sind.

Nach einer anderen Ausführungsform hält man auch bei der Abkühlung des Formlings den Spritzdruck aufrecht.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht das Verarbeiten von hochmolekularem Polyäthylen durch Spritzgießen auf handelsüblichen Spritzgußmaschinen bekannter Bauart.

Beispiel 1

Ein mit 0,2% Mercaptobenzodiazol stabilisiertes Polyäthylengranulat mit einem Molgewicht von etwa 500 000 wird auf einer Kolbenspritzgußmaschine auf 220°C erhitzt und in eine auf 170° C vorgeheizte Form eingespritzt. Nach Abkühlen des Spritzlings auf etwa 100° C wird er ausgestoßen. Das Molekulargewicht hat sich nicht verändert. Die mechanischen Werte blieben gleich.

Mechanische Werte	a_B 120° kg/cm²	Ir 120° kg/cm²	d_R 120° %
Vorher Nachher	31 34	140 · 150	938 969

(σ_Β120° Zugfestigkeit bei 120°, <r_Ä120° Reißfestigkeit bei 120°, M2O⁰ Reißdehnung bei 120°).

Beispiel 2

Ein Polyäthylengranulat mit einem Molgewicht "von etwa 500 000 und einem Schlämmkreidegehalt von 60 % ist mit 0,2% Mercaptobenzodiazol stabilisiert. Das Granulat wird auf einer Kolbenspritzgußmaschine auf 260° C erhitzt und in eine auf 150°C vorgeheizte Form eingespritzt. Nach Abkühlen des Spritzlings auf etwa 100°C wird er ausgestoßen. Das Material hat sich

nicht verändert. Die mechanischen Werte entsprechen denen des Ausgangsmaterials.

σ_Β120° 31 kg/cm²

a_Rl20° : 87 kg/cm²

ό_Λ120° 644%

'B ei spiel 3

Ein Polyäthylengranulat mit einem Molgewicht von etwa 1000000, das 3% Kreide und 0,2% Mercaptobenzodiazol enthält, wird bei einer Zylindertemperatur von 230°C erhitzt und in einer auf 150⁰C vorgeheizten Form zu kleinen Schalen (etwa 40 g) verspritzt. Nach Abkühlen des Spritzlings auf etwa 100⁰C wird er ausgestoßen. Die mechanischen Werte für das Produkt vor und nach der Verarbeitung waren:

Vorher
Nachher

960
985

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verformen von hochmolekularem Polyäthylen mit praktisch nicht mehr meßbarem Schmelzindex, insbesondere von Polyäthylen mit Molekulargewichten über 150000, durch Spritzgießen oder Spritzpressen, bei dem das unterhalb seiner Zersetzungstemperatur plastisch gemachte Polyäthylen unter Druck in eine vorgeheizte Form gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Form auf eine über den Kristallit-Schmelzpunkt liegende Temperatur, vorzugsweise 140 bis 18O⁰C, vorgeheizt und anschließend nur so weit abgekühlt wird, daß die Masse vor dem Ausstoßen des Formlings eine Temperatur von 100 bis 120° C annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hochmolekulares Polyäthylen einsetzt, dem Füllstoffe, insbesondere Schlämmkreide in Mengen bis zu 80%, bezogen auf die gefüllte Masse, beigemischt worden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auch bei der Abkühlung des Formlings den Spritzdruck aufrechterhält.