DE4435643A1 - Plastisolzusammensetzungen auf Polyethylenbasis - Google Patents
Plastisolzusammensetzungen auf PolyethylenbasisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft neuartige Plastisolzusammensetzungen auf Basis von
Polyethylen und/oder ausgewählten Copolymeren des Polyethylens, Weichma
chern, sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusätzen, beispielsweise
Füllstoffen.
Plastisole sind bekanntlich Dispersionen feinteiliger organischer Poly
merverbindungen in Weichmachern, die beim Erwärmen auf höhere Temperatur
gelieren und beim Abkühlen zum Plastigel aushärten. Die in der Praxis
heute noch gebräuchlichen Plastisole enthalten überwiegend feinpulvriges
Polyvinylchlorid (PVC), das in einem flüssigen Weichmacher zu einer Paste
dispergiert ist. Derartige PVC-Plastisole finden für die verschiedensten
Zwecke Anwendung. Sie werden eingesetzt beispielweise als Dichtungsmassen,
zum Beispiel für Nahtabdichtungen bei Metallbehältern oder als Bördel
nahtkleber in der Metallindustrie, als Korrossionsschutzüberzüge für Me
talle (beispielsweise als Unterbodenschutz für Kraftfahrzeuge), zum Im
prägnieren und Beschichten von Substraten aus textilen Materialien (zum
Beispiel als Teppichrückseitenbeschichtung), als Kabelisolierungen, als
Klebstoff zur Herstellung von Mehrscheibensicherheitsglas und dergleichen.
Polymerverbindungen auf PVC-Basis sind heute aus einer Mehrzahl von Grün
den unerwünscht. Schon ihre Herstellung kann mit gesundheitlichen Ge
fährdungen verbunden sein. Besonders schwerwiegend ist jedoch, daß PVC
sowohl wärme- als auch lichtempfindlich ist und zur Abspaltung von Chlor
wasserstoff neigt. Bei der Entsorgung von PVC-enthaltenden Abfällen tritt
das bekannte Problem der Dioxinbildung auf, wodurch insbesondere die Ab
fallentsorgung durch Verbrennung und/oder durch Pyrrolyse belastet ist. In
Verbindung mit Stahlschrott können PVC-Reste zu einer Erhöhung des Chlo
ridgehaltes der Stahlschmelze führen, was ebenfalls nachteilig ist.
Die erfindungsgemäße Lehre geht von dem Ziel aus, PVC-freie Plastisol-
Zusammensetzungen anzubieten, deren Anwendungseigenschaften denen von
PVC-Plastisolen wenigstens entsprechen. Die Erfindung will dabei insbe
sondere Plastisole beziehungsweise daraus entstehende Plastigele auf Basis
von Polyethylen beziehungsweise Polyethylencopolymeren als Polymerkompo
nente zur Verfügung stellen. Hochmolekulare Polyethylene zeichnen sich
bekanntlich durch eine Vielzahl von Stoffeigenschaften aus, die gerade im
Zusammenhang mit den Anwendungsgebieten der Plastisole/Plastigele beson
deres Interesse haben. Gleichwohl sind bis heute entsprechende Wert
stoffgemische auf Polyethylenbasis in der Praxis nicht bekannt. Die ver
gleichbar begrenzte Haftfestigkeit solcher Polyethylenpolymere auf Fest
stoffoberflächen des hier betroffenen Einsatzbereiches ist sicher für
diesen Sachverhalt mitverantwortlich zu machen.
Zum Ersatz beziehungsweise Austausch der PVC-basierten Plastisole sind
entsprechende Beschichtungsmassen auf Polyurethan- oder Acrylatbasis be
kanntgeworden. Zum einschlägigen Stand der Technik wird beispielsweise
verwiesen auf die DE-B-24 54 235 und DE-B-25 29 732. Plastisole auf Basis
von Styrol-Acrylnitril-Mischpolymerisaten sind in der EP-A-261 499 be
schrieben.
Die DE-A-41 39 382 schlägt Plastisole auf Basis von Kern/Schale-Polymeren
vor, bei denen der Kern der Polymerteilchen aus einem Dien-Elastomer ge
bildet wird und die Schale aus einer kontinuierlichen Schicht aus einem
Methylmethacrylat, einem Acrylnitrilharz oder einem Vinylchlorid-Polymer
besteht.
Die EP-A-265 371 beschreibt Plastisole aus einer Dispersion carboxyl
gruppenhaltiger feinteiliger Polymerer, die mit mehrfunktionellen ba
sischen Substanzen umgesetzt sind, in Weichmachern. Die Copolymeren werden
mit basischen Substanzen wie basischen Metallverbindungen mehrwertiger
Metalle, mindestens bifunktionellen Aminverbindungen und dergleichen, um
gesetzt. In der praktischen Anwendung vermögen diese Plastisole nicht zu
befriedigen, ihre mechanischen Eigenschaften, insbesondere Elastizität
beziehungsweise Bruchdehnung, sind ungenügend. Es besteht ferner eine
starke Neigung zur Verfärbung und bei Zusatz von polyfunktionellen Aminen
tritt beim Gelieren eine großporige Blasenbildung auf.
Die DE-A-40 34 725 beschreibt Plastisolzusammensetzungen, die als orga
nische Polymerkomponente durch Emulsionspolymerisation hergestellte
Styrolcopolymer-Pulver einsetzt, die in der Polymerstruktur neben Styrol,
alpha-Methylstyrol und/oder p-Methylstyrol 3 bis 20 Gew.-% Methacrylsäure,
Acrylsäure und/oder Itaconsäure enthalten.
Wie zuvor angegeben geht demgegenüber die erfindungsgemäße Lehre von der
Konzeption aus, Polyethylen und/oder ausgewählte Ethylencopolymere als
Polymerphase dem Einsatz in der Plastisol/Plastigel-Technik zugänglich zu
machen.
Erfindungsgegenstand sind dementsprechend polymerbasierte Stoffgemische
mit Plastisolcharakter, enthaltend synthetische Polymerverbindungen - im
nachfolgenden als "Polymere" bezeichnet - als disperse Phase in Abmischung
mit bei Raumtemperatur flüssigen und/oder festen niedermolekularen Mi
schungskomponenten - im nachfolgenden als Weichmacher bezeichnet -, die
vor einem Erhitzen der Stoffmischung aus Polymer und Weichmacher auf
Verfilmungstemperaturen Nicht-Löser für die Polymeren sind und beim Er
hitzen auf Verfilmungstemperatur und darüber zum lagerbeständigen Plasti
gel führen.
Die erfindungsgemäße Lehre ist dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere
Polyethylen und/oder ausgewählte Ethylencopolymere eingesetzt werden. Die
hier betroffenen Copolymertypen sind entsprechende Copolymere des Ethylens
mit Propylen und/oder mit haftvermittelnden Comonomeren aus der Gruppe der
niederen olefinisch ungesättigten Carbonsäuren, entsprechenden Alkoholen
und/oder deren Derivaten.
Diese Polymerverbindungen werden zusammen mit Weichmachern aus der nach
folgenden Gruppe eingesetzt: Gesättigte und/oder olefinisch ungesättigte
Kohlenwasserstoffverbindungen mit C-Zahlen des Fettbereiches, entspre
chende Fettsäuren, Fettalkohole und/oder deren Derivate.
Wesentlich ist dabei weiterhin, daß in der Molekülstruktur der Polymeren
und/oder der Weichmacher die hier angesprochenen funktionellen Gruppen mit
Heteroatomen - insbesondere Sauerstoff - in solchen Konzentrationen vor
liegen, daß nach der Ausbildung des Plastigels auf der dafür vorgesehenen
Feststoffoberfläche die Haftfestigkeit des applizierten Plastigels auf
dieser Feststofffläche gewährleistet ist. Dabei kommt insbesondere diesen
funktionellen Gruppen mit ihrem Gehalt an Heteroatomen die Funktion der
Haftvermittlung beziehungsweise der Haftfestigkeit des Plastigels auf der
Feststofffläche zu.
Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht in ihren verschiedenen Ausführungs
formen die technische Verwirklichung des übergeordneten Arbeitsprinzips,
in Plastisol/Plastigel-Stoffgemischen der hier betroffenen Art als Poly
merkomponente Polyethylene und/oder Polyethylencopolymere mit wenigstens
substantiellen Anteilen an Polyethylen im Copolymermolekül einzusetzen.
Polyethylene haben als Polymerkomponente bekanntlich eine Vielzahl von
technischen Stoffeigenschaften, die gerade für die hier betroffenen
Plastigel-Anwendungsgebiete erwünscht sind. Gleichwohl benutzt die bis
heute entwickelte Technologie diesen Polymertyp im erfindungsgemäß be
troffenen Arbeitsgebiet nicht. Einer der möglichen Gründe hierfür liegt
wohl in der beschränkten Haftfestigkeit des Polyethylens auf festen Werk
stoffflächen wie Metall, Glas und dergleichen.
Die erfindungsgemäße Konzeption geht von der Zielvorstellung aus, durch
geeignete Modifikation des Systems aus Polymer und Weichmacher - und dabei
insbesondere durch Einführung von haftvermittelnden funktionellen Gruppen
in das Mehrkomponentensystem - bestehende Schwächen dieser Polyethylen
basierten Plastigelsysteme auszugleichen und damit von ihren vorteilhaften
technischen Eigenschaften vollen Gebrauch machen zu können.
Als haftvermittelnde funktionelle Gruppen sind dabei entsprechende Gruppen
mit einem Gehalt an Heteroatomen vorgesehen, die erfindungsgemäß jetzt
jedoch halogenfrei und insbesondere frei von Chlor sind.
Die wichtigsten Heteroatome in diesem Zusammenhang sind der Sauerstoff und
in gewissem Sinne auch noch Stickstoff. Die wichtigsten Vertreter dieser
haftvermittelnden Gruppen sind Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen und deren
Derivate wie Estergruppen, Säureamidgruppierungen oder entsprechende
Aminoamidgruppierungen.
Die erfindungsgemäße Lehre sieht dabei die Möglichkeit vor, diese haft
vermittelnden Gruppen schon in die Polymerverbindung auf Polyethylenbasis
oder aber in die im nachfolgenden im einzelnen noch geschilderten Weich
macher im Sinne der erfindungsgemäßen Definition einzubauen. Die er
findungsgemäße Lehre erfaßt darüberhinaus die Möglichkeit, entsprechende
haftvermittelnde Gruppen sowohl in der Polymerkomponente(n) als auch in
der Weichmacherkomponente(n) vorzusehen. Dabei können gleiche und/oder
unterschiedliche funktionelle Gruppen die gewünschte Modifikation bewir
ken.
Es hat sich dabei gezeigt, daß schon vergleichsweise begrenzte Mengen an
solchen Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen im Plastisol
beziehungsweise Plastigel geeignet sind, die gewünschte Optimierung der
Stoffeigenschaften und insbesondere hinreichende Haftfestigkeit im jewei
ligen Anwendungsfalle zu bewirken. So kann es erfindungsgemäß bevorzugt
sein, im Plastisol beziehungsweise Plastigel Gehalte an haftvermittelnden
Gruppen der geschilderten Art bis zu 20 Gew.-% und vorzugsweise bis zu 15
Gew.-% vorzusehen - Gew.-% hier berechnet als Gewicht der Heteroatome
enthaltenden haftvermittelnden Gruppe(n), bezogen auf Gesamtgewicht des
Plastisols beziehungsweise Plastigels. Dabei können schon vergleichsweise
geringe Gehalte dieser haftvermittelnden Gruppen, beispielsweise wenig
stens etwa 0,1 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens etwa 0,3 bis 0,5 Gew.-%
(Gew.-% bestimmt wie zuvor angegeben), wirkungsvolle Effekte auslösen. Im
allgemeinen wird es allerdings zweckmäßig sein, wenigstens etwa 1 Gew.-%
dieser haftvermittelnden Gruppen im Plastisol beziehungsweise Plastigel
und dabei entweder im Polymeren und/oder in dem Weichmacher vorzusehen.
Besonders geeignet kann der Bereich von etwa 1 bis 10 Gew.-% der hier an
gesprochenen Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen im
Plastisol/Plastigel sein.
Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen lassen sich erfindungsgemäß
bevorzugte Polymere auf Polyethylenbasis wie folgt definieren: Poly
ethylene, wobei hier die der Fachwelt bekannten und im Handel befindlichen
unterschiedlichen hochmolekularen Typen von der Art der LD- beziehungs
weise HD-Typen in Betracht kommen; Copolymere des Polyethylens mit anderen
alpha-Olefinen insbesondere Ethylen/Propylen-Copolymere; Copolymere des
Ethylens mit wenigstens einem haftvermittelnden Comonomeren aus der Gruppe
Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Vinylalko
hol, Allylalkohol und/oder deren Estern mit insbesondere niederen
monofunktionellen Alkoholen beziehungsweise entsprechenden Carbonsäuren.
Gerade im Bereich der hier zuletzt genannten Copolymeren des Ethylens mit
Heteroatome in haftvermittelnden Gruppen aufweisenden Comonomeren der zu
letzt genannten Art sind eine ganze Reihe großtechnischer Handelsprodukte
zugänglich, deren Einsatz in den Rahmen des erfindungsgemäßen Handelns
fällt. Lediglich beispielhaft seien hier benannt: Copolymere des Ethylens
mit Vinylacetat (EVA) oder mit Acrylsäure (EAA).
Beim Einsatz von Ethylencopolymeren als Polymerkomponente liegt der
Ethylenanteil im Polymerenmolekül vorzugsweise bei wenigstens etwa 40
Mol-%, insbesondere bei wenigstens 50 bis 55 Mol-%. Das gilt sowohl für
Copolymertypen des Ethylens mit nicht polaren Comonomeren wie Propylen als
insbesondere für Copolymere mit haftvermittelnde Gruppen enthaltenden
Comonomeren. Entsprechende Comonomerkomponenten im Polymeren sind also in
der Regel mit maximal bis zu etwa 60 Mol-% begrenzt. Bevorzugt liegt der
Gehalt an solchen Comonomeren im Copolymermolekül im Bereich von etwa 1
bis 45 Mol-% und insbesondere im Bereich von wenigstens etwa 5 bis 20 oder
30 Mol-%. Die hier angegebenen Zahlenwerte beziehen sich auf den prozen
tualen molaren Anteil des Comonomeren im Copolymermolekül.
Beim Einsatz solcher Polymerkomponenten auf Basis von Copolymerver
bindungen können Hochpolymere mit statistischer Verteilung der Monomer
bestandteile zum Einsatz kommen. In der Regel ist es allerdings bevorzugt
Blockcopolymere einzusetzen, die über ihre ungestörten Polyethylensegmente
der Molekülstruktur befähigt sind, wichtige und für Polyethylen charakte
ristische Stoffparameter auszubilden.
Ein wichtiger Anteil der erfindungsgemäßen Lehre liegt in der Auswahl der
Weichmacherkomponente(n). Primär ist die Anforderung des Plastisol/
Plastigel-Systems zu erfüllen, wonach der Weichmacher im Temperaturbereich
unterhalb der Verfilmungstemperatur in Abmischung mit der Polymerkompo
nente zur verarbeitbaren, insbesondere fließfähigen bis pastenförmigen
Stoffmischung führt, bei Erhöhung der Guttemperatur über die Verfil
mungstemperatur dann aber zur irreversiblen Vergelung führt und auch beim
nachfolgenden Abkühlen des gebildeten Plastigels im innigen Verbund mit
der Polymerkomponente verbleibt.
Die erfindungsgemäße Lehre baut hier auf der Erkenntnis auf, daß ausge
wählte Vertreter von Kohlenwasserstoffverbindungen beziehungsweise
kohlenwasserstoffbasierten Komponenten des Fettbereiches geeignet sind,
die Funktion des Weichmachers zu übernehmen. Als "Verbindungen des Fett
bereiches" sind hier insbesondere entsprechende Komponenten mit Kohlen
wasserstoffresten des Bereiches von C6-30 zu verstehen. Bevorzugte Ver
treter der erfindungsgemäß als Weichmacher eingesetzten Komponenten ordnen
sich den folgenden Stoffklassen zu: Alkane; Alkene; Fettalkohole und/oder
deren Ester mit insbesondere niederen Monocarbonsäuren; Fettsäuren und/
oder deren Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen Alkoholen;
Dimerfettsäuren und/oder deren Ester; Fettsäureamide; Aminoamide mit einem
Gehalt an Fettresten; Fettreste enthaltende Ester mehrfunktioneller Säuren
und/oder mehrfunktioneller Alkohole.
Die Untersuchungen an Systemen der hier geschilderten Art haben gezeigt,
daß - in Abhängigkeit vom konkreten Weichmachertyp - eine Optimierung der
insgesamt geforderten Stoffeigenschaften im Plastisol beziehungsweise
Plastigel möglich und zweckmäßig ist. Allgemein gilt, daß Weichmacher mit
Fettresten des Bereiches C6-24 und insbesondere des Bereiches C6-18 be
vorzugt sein können. Häufig liefern entsprechende Weichmacher mit Fettresten
des Bereiches C8-12 optimierte Ergebnisse.
Weichmacher im Sinne der erfindungsgemäßen Definition können dabei bei
Raumtemperatur fließfähige Komponenten aber auch wenigstens anteilsweise
bei Raumtemperatur feste Komponenten sein, die dann im Plastisol hinrei
chend intensiv mit der Polymerkomponente zu vermischen sind. Für den zu
letzt genannten Fall gilt weiterhin die bevorzugte Bedingung, daß die bei
Raumtemperatur festen Weichmacher Schmelz- beziehungsweise Erweichungs
temperaturen unterhalb der jeweiligen Verfilmungstemperatur des Stoffge
misches aufweisen. Dabei wird ein Temperaturabstand zwischen der Schmelz
temperatur des Weichmachers und der Verfilmungstemperatur seiner Abmi
schung mit der Polymerkomponente von wenigstens 10°C und insbesondere von
wenigstens 15 bis 20°C bevorzugt. Allgemein gilt für die erfindungsgemäß
einzusetzenden Weichmacherkomponenten, daß diese in bevorzugten Ausfüh
rungsformen Nicht-Lösereigenschaften wenigstens bis zum Temperaturbereich
von 60 bis 80°C aufweisen.
Die zuvor gegebene Aufzählung möglicher Weichmacherkomponenten umfaßt
entsprechende Verbindungen mit wenigstens weitgehend überwiegend
geradkettigen Fettresten als auch entsprechende Komponenten mit ver
zweigten Fettresten. Dabei kann es weiterhin bevorzugt sein, daß ein we
nigstens substantieller Anteil der Fettreste geradkettige Struktur mit
wenigstens 4 C-Atomen und insbesondere mit wenigstens 6 C-Atomen und ins
besondere 8-12 C-Atomen aufweist.
Wie aufgezeigt, kommen als Weichmacherkomponenten neben reinen Kohlenwas
serstoffverbindungen des Fettbereiches vor allen Dingen solche Fettderivate
in Betracht, die mit den erfindungsgemäß definierten Heteroatome
enthaltenden haftvermittelnden Gruppen substituiert sind. Im einfachsten
Falle liegt pro Weichmachermolekül eine solche funktionelle Gruppe vor,
die insbesondere endständig den Kohlenwasserstoffrest substituiert. Die
klassischen Beispiele hierfür sind Fettalkohole, Fettsäuren und/oder deren
Ester im Sinne der erfindungsgemäßen Definition. In den Weichmachern kön
nen aber auch mehr als eine der haftvermittelnden funktionellen Gruppen
vorliegen wie es beispielsweise bei den Dimerfettsäuren oder bei den
Fettreste enthaltenden Estern mehrfunktioneller Säuren und/oder mehrfunk
tioneller Alkohole der Fall ist. Geeignete Weichmacher können aber auch
Oligomere von abreagierten Reaktiv-Weichmachern der Art sein, wie sie in
der parallelen Patentanmeldung . . . (H 1447, "Reaktiv-Plastisole auf Poly
ethylenbasis") beschrieben sind. Zum Zweck der Erfindungsoffenbarung wird
die Lehre dieser Patentanmeldung hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand
der vorliegenden Erfindungsoffenbarung gemacht.
Die Polymeren und die Weichmacher können im erfindungsgemäßen Plastisol
beziehungsweise Plastigel in weiten Mengenverhältnissen (Gew.-Anteile)
variiert werden. Geeignet sind häufig Mischungsverhältnisse im Bereich von
90 : 10 bis 20 : 80 Gewichtsanteilen, bevorzugte Mengenverhältnisse liegen
im Bereich von etwa 70 : 30 bis 30 : 70 und insbesondere im Bereich von 60 : 40
bis 40 : 60. Bis zu 30 Gew.-% Polymeranteil werden im allgemeinen
dünnflüssige, leicht spritzbare Plastisole, bis zu einem Polymeranteil von
40 bis 60 Gew.-% gut auftragbare viskose Flüssigkeiten bzw. Pasten erhal
ten. Im einzelnen lassen sich die jeweils optimierten Mischungsverhält
nisse durch einfache Vorversuche ermitteln, wie sie im Rahmen der nach
folgenden Beispiele dargestellt sind. In dem Fachmann verständlicher Weise
kann hier unter Berücksichtigung seines Fachwissens im jeweils konkret aus
gewählten Fall die Polymer/Weichmacher-Stoffmischung optimiert und den An
forderungen des jeweiligen Einsatzzweckes entsprechend ausgebildet werden.
Zur Herstellung der Plastisolphase wird an sich bekanntes technisches
Wissen eingesetzt. Liegt die Polymerphase beispielsweise als feinstteilige
Feststoffphase mit bevorzugten mittleren Teilchengrößen im µ-Bereich vor
und werden bei Raumtemperatur oder mäßig erhöhten Temperaturen fließfähige
Weichmacher beziehungsweise Weichmachergemische eingesetzt, so ist das
einfache Anpasten des Mehrkomponentengemisches im geeigneten Temperatur
bereich ein geeignetes Mittel der Wahl. In an sich bekannter Weise wird
eine Homogenisierung der Mehrstoffmischung, beispielsweise durch Scher
krafteinwirkung im Temperaturbereich unterhalb der Verfilmungstemperatur
des Stoffgemisches, ermöglicht.
Aber auch der Einsatz von Anbietungsformen der Polymerkomponente in ver
gleichsweise gröberer Form läßt sich in an sich bekannter Weise verwirk
lichen. So können die Polymerkomponenten als solche oder in Abmischung mit
den Weichmachern - beispielsweise durch Vermahlen - zerkleinert und im
Wertstoffgemisch homogenisiert werden. Eine spezielle Möglichkeit liegt
hier in der Verarbeitung der Polymerkomponenten in Gegenwart wenigstens
eines Anteiles der Weichmacher in einem vorzugsweise gekühlten Extruder,
beispielsweise einem Doppelschneckenextruder oder in einer Mühle und/oder
Mischer. Das anfallende homogenisierte Gut kann mit weiteren Komponenten
zum einsatzfähigen Plastisol abgemischt werden.
In an sich bekannter Weise können den Wertstoffmischungen aus Polymer und
Weichmacher übliche und in der Plastisoltechnologie gebräuchliche Zusätze
beigemischt werden. Beispiele hierfür sind insbesondere anorganische
und/oder organische Füllstoffe, wobei Füllstoffgehalte im Bereich bis 70
Gew.-%, insbesondere bis 50 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich bis 35
Gew.-% zweckmäßig sein können - Gew.-% hier bezogen auf das Plastisol
beziehungsweise Plastigel-Gesamtgemisch. Beispiele solcher gebräuchlicher
Füllstoffe sind Calciumcarbonat in Form der diversen Kreiden, Schwerspat,
Glimmer, Vermiculit, Pigmente, beispielsweise Titandioxid, Ruß, Eisen
oxide, Treibmittel zur Herstellung von geschäumten Plastisolen, Alterungs
schutzmittel, Rheologie-Hilfsmittel wie pyrogene Kieselsäuren, Bentone,
Rhizinusölderivate und dergleichen. Auf den eingangs zitierten druck
schriftlichen Stand der Technik kann insoweit verwiesen werden.
Die erfindungsgemäßen Plastisole eignen sich beispielsweise zum Einsatz im
Kraftfahrzeugbau, besonders als Unterbodenschutzmittel, sowie ferner als
Klebstoffe für die Haubenunterfütterung, als Massen zum Schwellerschutz
und als Punktschweißpasten sowie für andere Klebstoffanwendungen. In der
Verpackungsindustrie können sie als Dichtungsmassen für Behälterver
schlüsse, wie Kronenkorken, sowie als Nahtabdichtungsmittel und Bördel
nahtklebstoffe für Blechdosen mit Vorteil Anwendung finden. Außerdem las
sen sich die Plastisole auch für eine Vielzahl anderer technischer Anwen
dungen einsetzen. Als Beispiele seien hier genannt: Beschichtungsmassen
für Tapeten, für Bodenbeläge, z. B. als Teppichrückseiten-Beschichtung,
Textilbeschichtungsmassen, die Ummantelung von Scheiben, zum Beispiel für
den Automobil- und sonstigen Fahrzeugbau sowie die Verwendung als Kleb
stoff zur Herstellung von Mehrscheibensicherheitsglas.
Polyethylene bzw. Polyethylencopolymere des Handels werden - soweit sie als
Pulver vorliegen - in der Form des Handelsproduktes eingesetzt.
Granulate werden mit flüssiger Luft in einer IKA Universalmühle M²⁰ kalt
gemahlen.
Das gemahlene Polymer und der Weichmacher werden intensiv vermischt.
Das Verhältnis von Polymer zu Weichmacher kann in weiten Grenzen variiert
werden. In Abhängigkeit von den Mischungsverhältnissen werden folgende Eigen
schaften der Mischungen erreicht:
5 g des feinteiligen Polymers werden mit den jeweils angegebenen Mengen des
Weichmachers gemischt. Zur Prüfung des Plastisol wird das Gemisch auf eine
Glasplatte aufgetragen. Nicht mehr fließfähige Gemische werden mit einem
Spachtel plattgedrückt.
Die beschichteten Träger werden in einem Trockenschrank bei 150°C 30 min lang
erhitzt. Nach 30 min werden die Prüfkörper bei Raumtemperatur abgekühlt. Die
erhaltene Mischung, d. h. das verfilmte Polymer, wird nach 5 Kriterien beur
teilt:
PE-Löslichkeit:
Sie beschreibt die Löslichkeit des Polymeren im Weichmacher bei Raumtemperatur.
1 unlöslich
2 unvollständig löslich
3 löslich
Sie beschreibt die Löslichkeit des Polymeren im Weichmacher bei Raumtemperatur.
1 unlöslich
2 unvollständig löslich
3 löslich
Verfilmbarkeit:
Sie beschreibt die Fähigkeit des Gemisches, bei Temperatur erhöhung bis 150°C zu verfilmen.
1 gut
2 schwach
3 nicht
Sie beschreibt die Fähigkeit des Gemisches, bei Temperatur erhöhung bis 150°C zu verfilmen.
1 gut
2 schwach
3 nicht
Festigkeit:
Sie beschreibt die Festigkeit des gebildeten Films bewertet bei Raumtemperatur
1 flexibel hoch kohäsiv
2 etwas flexibel kohäsiv
3 brüchig, kaum Kohäsion
Sie beschreibt die Festigkeit des gebildeten Films bewertet bei Raumtemperatur
1 flexibel hoch kohäsiv
2 etwas flexibel kohäsiv
3 brüchig, kaum Kohäsion
Ausschwitzen:
Dieses Kriterium beschreibt die Trennung des Weichmachers aus der Schmelze beim Abkühlen.
1 nicht
2 etwas
3 stark
Dieses Kriterium beschreibt die Trennung des Weichmachers aus der Schmelze beim Abkühlen.
1 nicht
2 etwas
3 stark
Haftung:
Dieses Kriterium beschreibt die Haftung des Polymerfilms auf der Glasplatte nach dem Abkühlen.
1 gut
2 etwas
3 schlecht
Dieses Kriterium beschreibt die Haftung des Polymerfilms auf der Glasplatte nach dem Abkühlen.
1 gut
2 etwas
3 schlecht
Auf einer Kofler-Bank wurden die Polymer/Weichmacher-Mischungen aufgetragen,
die Bank aufgeheizt und die Mindestfilmbildungstemperatur gemessen.
Claims (13)
1. Polymer-basierte Stoffgemische mit Plastisolcharakter enthaltend syn
thetische Polymerverbindungen (Polymere) als disperse Phase in Abmi
schung mit bei Raumtemperatur flüssigen und/oder festen niedermoleku
laren Mischungskomponenten (Weichmacher), die vor einem Erhitzen der
Stoffmischung aus Polymer und Weichmacher auf Verfilmungstemperaturen
Nicht-Löser für die Polymeren sind und beim Erhitzen auf Verfilmungs
temperatur und darüber zum lagerbeständigen Plastigel führen, dadurch
gekennzeichnet, daß als Polymere Polyethylen und/oder dessen Co
polymere mit Propylen und/oder haftvermittelnden Comonomeren aus der
Gruppe niedere olefinisch ungesättigte Carbonsäuren, entsprechende
Alkohole und/oder deren Derivate zusammen mit Weichmachern aus der
Gruppe gesättigte und/oder olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoff
verbindungen mit C-Zahlen des Fettbereiches, entsprechende Fettsäuren,
Fettalkohole und/oder deren Derivate vorliegen, und daß dabei in der
Molekülstruktur der Polymeren und/oder der Weichmacher die haftver
mittelnden funktionellen Gruppen in Konzentrationen vorliegen, daß
Haftfestigkeit des auf Feststoffflächen applizierten Plastigels ge
währleistet ist.
2. Polymerbasierte Stoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Polymere wenigstens einen Vertreter der nachfolgenden
Gruppe enthalten: Polyethylen, dessen Copolymere mit Propylen und/oder
mit Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Vi
nylalkohol, Allylalkohol und/oder deren Ester mit insbesondere nie
deren monofunktionellen Alkoholen bzw. entsprechenden Carbonsäuren.
3. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie als Weichmacher wenigstens einen Vertreter der
nachfolgenden Verbindungen mit C-Zahlen des Fettbereiches - bevorzugt
C6-30 - enthalten: Alkane; Alkene; Fettalkohole und/oder deren Ester
mit insbesondere niederen Monocarbonsäuren; Fettsäuren und/oder deren
Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen Alkoholen, Dimer
fettsäuren und/oder deren Ester; Fettsäureamide; Aminoamide mit einem
Gehalt an Fettresten; Fettreste enthaltende Ester mehrfunktioneller
Säuren und/oder mehrfunktioneller Alkohole.
4. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß Weichmacher mit Fettresten des Bereiches C6-24, be
vorzugt C6-18 und insbesondere des Bereiches C8-12, vorliegen.
5. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von bei Raumtemperatur festen Weichma
chern diese Schmelz- bzw. Erweichungstemperaturen unterhalb der je
weiligen Verfilmungstemperatur des Stoffgemisches aufweisen, wobei ein
bevorzugter Temperaturabstand zwischen Schmelztemperatur des Weichma
chers und Verfilmungstemperatur wenigstens 10°C, insbesondere wenig
stens 15 bis 20°C beträgt, und weiterhin bevorzugt die Nicht-Löserei
genschaften wenigstens bis zum Temperaturbereich von 60 bis 80°C er
halten bleiben.
6. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie die Polymeren und die Weichmacher in Mengenver
hältnissen (Gewichtsanteile) von 90 : 10 bis 20 : 80, vorzugsweise im Be
reich von 70 : 30 bis 40 : 60 enthalten.
7. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von Ethylencopolymeren als Polymerkom
ponente diese bis zu 60 Mol-%, vorzugsweise 1 bis 45 Mol-% und insbe
sondere 5 bis 20 Mol-% an Comonomeren im Copolymermolekül enthalten.
8. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von Ethylencopolymeren entsprechende
Verbindungen mit wenigstens überwiegender Blockstruktur bevorzugt
sind.
9. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Plastisol beziehungsweise Plastigel der Gehalt an
Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen bis zu 20 Gew.-%,
vorzugsweise bis zu 15 Gew.-% und insbesondere 1 bis 10 Gew.-% beträgt
- Gew.-% hier berechnet als Gewicht der Heteroatome enthaltenden
haftvermittelnden Gruppe(n), bezogen auf Gesamtgewicht des Plastisols
beziehungsweise Plastigels.
10. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie zusätzlich anorganische und/oder organische Füll
stoffe enthalten, wobei Füllstoffgehalte - Gew.-% bezogen auf Gesamt
gemisch - im Bereich bis 50 Gew.-%, vorzugsweise bis 35 Gew.-%, be
vorzugt sind.
11. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Polymerphase im Plastisol als feinstteilige
Feststoffphase mit bevorzugten mittleren Teilchengrößen im µ-Bereich
vorliegt.
12. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie durch Scherkrafteinwirkung im Temperaturbereich
unterhalb der Verfilmungstemperatur des Stoffgemisches homogenisiert
worden sind.
13. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie durch Vermahlen der Polymerkomponenten - bevor
zugt in Gegenwart wenigstens eines Anteiles der Weichmacher - zum
Beispiel in einem vorzugsweise gekühlten Extruder, beispielsweise ei
nem Doppelschneckenextruder und - soweit erforderlich - unter Abmi
schen mit den weiteren Komponenten hergestellt worden sind.
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WO1996011232A2 (de) | 1996-04-18 |
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