WO2020120119A1 - Method for producing a moulding compound having improved properties - Google Patents

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WO2020120119A1
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continuous single
reinforcing filler
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Michael Erkelenz
Reiner Rudolf
Hans-Jürgen THIEM
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Covestro Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
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    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/267—Magnesium carbonate

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a molding composition with improved properties.
  • the present invention relates to the production of a molding composition containing a polycarbonate and a reinforcing filler, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2), talc (MgsSfiOioCOHJ), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALtKOH ⁇ ISfiOio ] and wollastonite CasfS OJ, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) and talc (MgsSfiOioCOHJ).
  • the content of reinforcing filler is 3 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 12 to 32% by weight, very particularly preferably 15 to 30% by weight, in each case based on the total mass of Molding compound.
  • this molding composition is obtainable by compounding a polycarbonate and the reinforcing filler by means of a continuous single-shaft kneader.
  • the method according to the invention has the following steps:
  • polycarbonate, reinforcing filler and, if appropriate, other constituents can be added to the continuous single-shaft kneader simultaneously or in succession.
  • the reinforcing filler can be added either before the polycarbonate has melted or after the polycarbonate has melted, or both before and after the polycarbonate has melted.
  • the content of polycarbonate in the molding composition according to the invention is 97 to 60% by weight, preferably 90 to 65% by weight, particularly preferably 88 to 68% by weight, very particularly preferably 85 to 70% by weight. %, each based on the total mass of the molding compound.
  • the molding composition may also contain other ingredients.
  • the content of the other ingredients in the molding composition containing a polycarbonate and a reinforcing filler is from 0 to 37% by weight, preferably from 0 to 20% by weight, particularly preferably 0 to 10% by weight, in each case based on the total mass of the molding composition .
  • the sum of all components of the molding composition is 100% by weight.
  • a molding composition containing a polycarbonate is also called a polycarbonate molding composition below.
  • [1] Klemens Kohlgrüber: The co-rotating twin-screw extruder, 2nd, revised and expanded edition, Hanser Verlag Kunststoff 2016, p. 47 ff)
  • polymer molding compounds such as A molding composition containing a polycarbonate is also one of these polymer molding compositions, by admixing additives, for example fillers, in such a way that these polymer molding compositions achieve a desired profile of properties.
  • This preparation also called compounding, is usually carried out in a twin-screw extruder.
  • Improved dispersion of fillers in a polymer molding composition also has the effect, inter alia, that the molding composition has improved properties, in particular improved surface properties and improved mechanical properties such as e.g. has a higher toughness, a higher force absorption and greater elongation during the puncture test.
  • Length of the twin-screw extruder increases, which corresponds to four times the outer diameter of a screw element that cleans the inner wall of the twin-screw extruder.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for producing an improved polycarbonate molding composition containing a reinforcing filler.
  • polycarbonate molding composition according to the invention should improve the following
  • a process for producing a molding composition comprising a polycarbonate and a reinforcing filler, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) talc (Mg3SiiOio (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite AL [(OH) g
  • the content of reinforcing filler is 3 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 12 to 32% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the polycarbonate molding composition.
  • Improved polycarbonate molding compositions are obtained with the process according to the invention. This solution of the task is particularly surprising because continuous single-screw kneaders have so far not been used for a particular dispersive mixer Mixing effect were known, that is, when using a significantly improved dispersion and the resulting improvements were not expected.
  • a reinforcing filler is understood to be a mineral filler which is suitable for increasing the rigidity of the polycarbonate molding composition produced according to the invention.
  • the process according to the invention gives polycarbonate molding compositions which have the following improved properties:
  • improved surface properties in particular fewer impurities, in particular fewer impurities in the form of elevations or depressions in the surface, caused by incompletely dispersed reinforcing filler particles.
  • Incompletely dispersed reinforcing filler particles can be determined, for example, by visual analysis of images of molded articles produced from the molding composition according to the invention; the particle size distribution of the incompletely dispersed reinforcing filler particles can be assessed using a classification;
  • Such a polycarbonate molding composition produced in accordance with the invention has better, that is to say improved, properties than polycarbonate molding compositions which have been produced by processes according to the prior art, the polycarbonate molding compositions which have been produced according to the prior art having the same constituents in the same proportions as the polycarbonate molding composition produced according to the invention.
  • the term “molded body” is understood to mean an object which is the result of further processing of the molding composition.
  • both an object obtainable from the molding compound by injection molding and a film or plate obtainable by extrusion of the molding compound are to be regarded as molded articles.
  • the modification rutile with a grain size dso of 0.1 mhi to 5 pm, preferably 0.3 to 3 pm, is preferably used as titanium dioxide (T1O2).
  • titanium dioxide which can be used according to the invention are selected from the products titanium dioxide Kronos 2230 and titanium dioxide Kronos 2233; Kronos Titan GmbH Leverkusen is the manufacturer of both products.
  • Talc (Mg3SiiOio (OH) 2) is preferably used with a grain size dso of 0.1 mhi to 10 pm, preferably 0.3 to 3 mhi.
  • talc the commercially available products Jetfine 3CA from Imerys Tale (Luzenac Europe SAS) or talc HTP Ultra 5C from IMI Fabi S.p.A. be used.
  • the grain size dso is mass-related in each case and was determined in accordance with ISO 1333 17-3 with a Sedigraph 5100 from Micrometrics, Germany.
  • Mixtures of titanium dioxide and talc can be used in any mixing ratio.
  • the mixing ratio of titanium dioxide to talc is preferably 1:60 to 1: 1, preferably 1:30 to 1: 5, in each case based on the mass.
  • the particles of the respective mineral from which the reinforcing filler is made preferably have an aspect ratio of 1: 1 to 1: 7.
  • polycarbonate means both homopolycarbonates and copolycarbonates.
  • the polycarbonates can be linear or branched in a known manner. Mixtures of polycarbonates can also be used according to the invention.
  • Some, up to 80 mol%, preferably from 20 mol% to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates used according to the invention can be replaced by preferably aromatic dicarboxylic acid ester groups.
  • Such polycarbonates which contain both acid residues of carbonic acid and acid residues of, preferably aromatic, dicarboxylic acids incorporated into the molecular chain, are referred to as aromatic polyester carbonates.
  • the carbonate groups are replaced by the aromatic dicarboxylic acid ester groups essentially stoichiometrically and also quantitatively, so that the molar ratio of the reactants is also found in the finished polyester carbonate.
  • the aromatic dicarboxylic acid ester groups can be incorporated either statistically or in blocks.
  • thermoplastic polycarbonates including the thermoplastic polyester carbonates, have average molecular weights Mw determined by GPC (gel permeation chromatography in Methylene chloride with polycarbonate as standard) from 15 kg / mol to 50 kg / mol, preferably from 20 kg / mol to 35 kg / mol, particularly preferably from 23 kg / mol to 33 kg / mol.
  • GPC gel permeation chromatography in Methylene chloride with polycarbonate as standard
  • the preferred aromatic polycarbonates and aromatic polyester carbonates are prepared in a known manner from diphenols, carbonic acid or carbonic acid derivatives and, in the case of the polyester carbonates, preferably aromatic dicarboxylic acids or dicarboxylic acid derivatives, optionally ketene terminators and branching agents.
  • aromatic polycarbonates and polyester carbonates takes place e.g. by reacting diphenols with carbonic acid halides, preferably phosgene, and / or with aromatic dicarboxylic acid dihalides, preferably benzenedicarboxylic acid dihalides, according to the phase interface method, optionally using chain terminators and optionally using trifunctional or more than trifunctional branching agents, part of the carbonic acid derivatives being used to prepare the polyester carbonates is replaced by aromatic dicarboxylic acids or derivatives of dicarboxylic acids, depending on the requirement of the carbonate structural units to be replaced in the aromatic polycarbonates, by aromatic dicarboxylic acid ester structural units. It is also possible to use a melt polymerization process by reacting diphenols with, for example, diphenyl carbonate.
  • Dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of polycarbonates are those of the formula (1)
  • Z is an aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridging elements.
  • Z in formula (1) preferably represents a radical of formula (2)
  • R6 and R7 independently of one another for H, CI - to C18-alkyl, CI - to C18-alkoxy, halogen such as CI or Br or for optionally substituted aryl or aralkyl, preferably for H or CI to C12 alkyl, particularly preferably for H or CI to C8 alkyl and very particularly preferably H or methyl, and
  • X is preferably a single bond, CI to C5 alkylene, C2 to C5 alkylidene, C5 to C6 cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -S02- or one Rest of formula (2a)
  • Diphenols suitable for the preparation of the polycarbonates are, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis ( hydroxyphenyl) ketones, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, a-a'-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives and their nuclear alkylated, kemarylated and kemhalogenated compounds.
  • Preferred bisphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylpropane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) phenylethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ) propane (bisphenol A (BPA)), 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene
  • R ' is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl.
  • bisphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, l, l-bis (4-hydroxyphenyl) phenylethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A (BPA)), 2,2- Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, l, l-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and l, l-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC (BPTMC)) and the dihydroxy compounds of the formulas (IV), (V) and (VI), in which R 'is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl.
  • BPA bisphenol A
  • BPTMC bisphenol TMC
  • diphenols are e.g. in US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 and US-A 2 999 846, in DE-A 1 570 703, DE-A 2063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 and DE-A 3 832 396, in FR-A 1 561 518, in the monograph "H. Schnell , Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964 "and in JP-A 62039/1986, JP-A 62040/1986 and JP A 105550/1986.
  • polycarbonates according to the invention are composed only of atoms selected from one or more of the elements carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), sulfur (S) and chlorine (CI).
  • Polycarbonate-polyorganosiloxane copolymers are preferably excluded as copolycarbonates.
  • Suitable carbonic acid derivatives are, for example, phosgene or diphenyl carbonate.
  • Suitable chain terminators which can be used in the production of the polycarbonates are monophenols.
  • Suitable monophenols are, for example, phenol itself, alkylphenols such as cresols, p-tert-butylphenol, cumylphenol and mixtures thereof.
  • Preferred chain terminators are the phenols which are mono- or polysubstituted by C 1 to C 30 alkyl, linear or branched, preferably unsubstituted, or substituted by tert-butyl. Particularly preferred chain terminators are phenol, cumylphenol and / or p-tert-butylphenol.
  • the amount of chain terminator to be used is preferably 0.1 to 5 mol%, based on moles of diphenols used in each case.
  • the chain terminators can be added before, during or after the reaction with a carbonic acid derivative.
  • Suitable branching agents are the tri- or more than trifunctional compounds known in polycarbonate chemistry, in particular those with three or more than three phenolic OH groups.
  • Suitable branching agents are, for example, 1,3,5-tri- (4-hydroxyphenyl) benzene, 1,1,5-tri- (4-hydroxyphenyl) ethane, tri- (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,4- Bis- (4-hydroxyphenylisopropyl) phenol, 2,6-bis (2-hydroxy-5'-methylbenzyl) -4-methylphenol, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (2,4-dihydroxyphenylj- propane, tetra- (4-hydroxyphenyl) methane, tetra- (4- (4-hydroxyphenylisopropyl) phenoxyj-methane and 1,4-bis - ((4 ', 4 "-dihydroxytriphenyl) methyl) benzene and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
  • the amount of the branching agents to be used is preferably 0.05 mol% to 2.00 mol%, based on moles of diphenols used in each case.
  • the branching agents can either be introduced with the diphenols and the chain terminators in the aqueous alkaline phase or added in solution in an organic solvent before the phosgenation. In the case of the transesterification process, the branching agents are used together with the diphenols.
  • Particularly preferred polycarbonates are the homopolycarbonate based on bisphenol A, the homopolycarbonate based on 1,3-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the copolycarbonates based on the monomer bisphenol A on the one hand and a monomer from one of the group comprising l, l-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the bisphenols of the formulas (IV) to (VI) in which R 'is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl, on the other hand.
  • Preferred methods of producing the polycarbonates to be used according to the invention, including the polyester carbonates, are the known interfacial process and the known melt transesterification process (cf., for example, WO 2004/063249 A1, WO 2001/05866 A1, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A).
  • polycarbonate is aromatic polycarbonate based on bisphenol A.
  • the polycarbonate molding composition according to the invention can also be used for other purposes Components are added.
  • the content of the other ingredients in the polycarbonate molding composition produced according to the invention is from 0 to 37% by weight, preferably from 0 to 20% by weight, particularly preferably 0 to 10% by weight.
  • these other ingredients are, for example, other fillers customary for polycarbonate molding compositions, other thermoplastics, for example acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers or polyester, or other additives such as UV stabilizers, IR stabilizers, thermal stabilizers, antistatic agents, dyes and pigments in the usual amounts become; if necessary, the demolding behavior, the flow behavior, and / or the flame resistance can be improved by adding external mold release agents, flow agents, and / or flame retardants (e.g.
  • alkyl and aryl phosphites alkyl and aryl phosphites, phosphates, phosphines, low molecular weight carboxylic acid esters, halogen compounds, salts) , Chalk, quartz powder, glass and carbon fibers, pigments and their combinations, such compounds are described, for example, in WO 99/55772, pp. 15-25, and in "Plastics Additives", R. Gumbleter and H.
  • a carboxylic anhydride-modified alpha-olefin polymer in particular a maleic anhydride-modified alpha-olefin polymer is preferred as the stabilizer, such carboxylic anhydride-modified alpha-olefin polymers being known, for example, from WO2018037037A1.
  • the aforementioned polyesters are to be distinguished from the polyester carbonates described above.
  • the polyesters in the sense of the present invention are in particular those described in the sections [0131] to [0138] of US 2014/357769 A1.
  • the proportion of polyester in the molding composition is at most 0.9% by weight, preferably at most 0.5% by weight, particularly preferably at most 0.2% by weight, particularly preferably at most 0.1% by weight, entirely particularly preferably from 0 to 0.1% by weight.
  • the proportion of polyester in the molding composition is very particularly preferably 0% by weight.
  • Suitable additives are described, for example, in “Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", in “Plastics Additives Handbook, Hans Doubt, Hanser, Kunststoff 2001”.
  • Suitable antioxidants or thermal stabilizers are, for example:
  • Organic phosphites, phosphonates and phosphanes are preferred, mostly those in which the organic radicals consist wholly or partly of optionally substituted aromatic radicals.
  • Suitable complexing agents for heavy metals and for neutralizing traces of alkali are o / m phosphoric acids, fully or partially esterified phosphates or phosphites.
  • Suitable light stabilizers are 2- (2'-hydroxyphenyl) benzotriazoles, 2-hydroxybenzophenones, esters of substituted and unsubstituted benzoic acids, acrylates, sterically hindered amines, oxamides and 2- (hydroxyphenyl) -l, 3,5- triazines or substituted hydroxyalkoxyphenyl, 1,3,5-triazoles, substituted benzotriazoles such as, for. B.
  • Polypropylene glycols alone or in combination with e.g. B. sulfones or sulfonamides as stabilizers can be used against damage by gamma rays.
  • Processing aids such as mold release agents, usually derivatives of long-chain fatty acids, can also be added.
  • Z are preferred.
  • Suitable flame retardant additives are phosphate esters, i.e. H. Triphenyl phosphate, resorcinol diphosphoric esters, bromine-containing compounds such as brominated phosphoric esters, brominated oligocarbonates and polycarbonates, and preferably salts of fluorinated organic sulfonic acids.
  • Suitable impact modifiers are butadiene rubber with grafted-on styrene-acrylonitrile or methyl methacrylate, ethylene-propylene rubbers with grafted-on maleic anhydride, ethyl- and butyl-acrylate rubbers with grafted-on methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile, interpenetrating siloxane-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-or acrylate-nitrate networks.
  • colorants such as organic dyes or pigments or inorganic pigments, IR absorbers, individually, in a mixture or in combination with stabilizers, glass fibers, glass (hollow) spheres, inorganic, in particular mineral, fillers can be added, of which mineral Fillers also include the reinforcing fillers, in particular titanium dioxide (T1O2), talc (Mg3Si40io (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALi [(OF [) 8
  • mineral Fillers also include the reinforcing fillers, in particular titanium dioxide (T1O2), talc (Mg3Si40io (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALi [(OF [) 8
  • polycarbonate molding composition according to the invention optionally in a mixture with other thermoplastics and / or customary additives, can be used wherever known polycarbonate molding compositions are used.
  • a continuous single-shaft kneader has a single rotating worm shaft which performs an axial back-and-forth movement in synchronism with the rotation, so that an oscillating movement, in particular a sinusoidal oscillating back-and-forth movement, results.
  • the maximum length of the distance in the axial direction that the worm shaft moves during the outward movement or also travels the movement, is also called stroke, the length of the distance covered by the worm shaft during the forward movement being equal to the length of the distance covered by the worm shaft during the moving movement.
  • the screw set of a continuous single-shaft kneader consists of screw elements that can be arranged modularly on the screw shaft.
  • the screw elements can have different lengths and have kneading flight profiles with different geometries and pitches. Both 3- and 4-wing screw elements can be used.
  • Kneading bolts are located in the housing surrounding the worm shaft and are mounted in a fixed position. Usually there are 3 rows (3-wing) or 4 rows (4-wing) of kneading pins along the housing of the continuous single-shaft kneader.
  • the kneading pins can have, for example, a round or a diamond-shaped cross section and different lengths and cross-sectional areas.
  • the housing and the screw shaft of the continuous single-shaft kneader can be designed to be both heatable and coolable.
  • the outside diameter of a screw element is also referred to as a DA.
  • the core radius of a screw element is called DI.
  • the L / D ratio is the quotient of the length of the section of the screw shaft which is occupied by screw elements and the outer diameter of a screw element.
  • a separate discharge device is usually used to discharge the melt from the continuous single-shaft kneader, for example via a nozzle plate, since the continuous single-shaft kneader itself cannot generate enough pressure to overcome the nozzle plate.
  • the discharge device can be, for example, a single-screw extruder, a twin-screw extruder or a melt pump.
  • These discharge elements are located behind the continuous single-shaft kneader, preferably directly behind the continuous single-shaft kneader, but possibly also at a distance from it by a chute or a flange.
  • Continuous single-shaft kneaders in and of themselves are known, for example, from: DE1908414A1, DD71190A, as well as from the book “Introduction to plastics processing”, Carl Hanser Verlag, Kunststoff, 8th edition, 2017, pages 104-105, the publication “Der Ko-Kneter in the plastics industry ”in the magazine Schweizer Maschinenrat, 1960, pages 54-61 and the book“ Mixing in polymer processing ”, Marcel Dekker Inc., 1991, pages 200-219.
  • a method for producing a polycarbonate molding composition containing a reinforcing filler preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (TiCE), talc (Mg3SiiOio (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2 , Kaolinite ALt [(OH) g
  • a reinforcing filler preferably selected from one or more
  • Such a polycarbonate molding composition produced in accordance with the invention has better properties than polycarbonate molding compositions which are compared to polycarbonate molding compositions which have been produced by processes according to the prior art, the polycarbonate molding compositions which have been produced according to the prior art having the same constituents in the same proportions as that Polycarbonate molding composition produced according to the invention.
  • a continuous single-shaft kneader with a DA / stroke ratio of 4 to 7, particularly preferably 5.5 to 6.7.
  • the continuous single-shaft kneader has an L / D ratio of 9 to 27, particularly preferably 15 to 21. Further preferably according to the invention, the continuous single-shaft kneader has a DA / DI ratio of 1.5 to 1.8, particularly preferably 1.55 to 1.71.
  • the screw elements of the continuous single-shaft kneader preferably have an outer diameter DA of 30 to 200 mm. Further preferably according to the invention, the continuous single-shaft kneader has a flight depth, defined as (DA-DI) / 2, of 5 to 92 mm.
  • the continuous single-shaft kneader used according to the invention can be, for example, a Buss co-kneader with the designations Mx or MKS or MDK from Buss AG (Switzerland) as well as single-shaft kneaders with the designation SJW from Xinda (China) and single-shaft kneaders with the Trade name CK from X-Compound (Switzerland).
  • the present invention also relates to a molding composition which is produced by the process according to the invention.
  • the molding compound After cooling to ambient temperature, the molding compound can be used for direct injection molding without further processing.
  • the invention furthermore relates to the use of the molding composition according to the invention for the production of a molding, in particular an object obtainable by injection molding or a film or plate obtainable by extrusion of the molding composition, or a reflector for a lamp or a structural component, for example for automobile construction.
  • the tests described in comparative examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2 were carried out using a ZE60A UTXi twin-screw extruder from KraussMaffei Berstorff GmbH.
  • the twin-screw extruder used has an inside diameter of 65 mm and an L / D ratio of 43.
  • the basic structure of the extruder used is shown in FIG. 1.
  • the twin-screw extruder has a housing consisting of 11 parts, in which 2 co-rotating shafts meshing with each other (not shown) are arranged.
  • a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components In the area of the housings 2 to 7 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
  • plasticizing zone which consists of different two- and three-course kneading blocks of different widths as well as tooth blocks.
  • a mixing zone which consists of kneading elements, tooth blocks and conveying elements.
  • the degassing opening 13 is located in the housing part 11 and is connected to a suction device (not shown).
  • the pressure build-up zone is located in housing 12, followed by a nozzle plate with 29 holes.
  • the measurement of the melt temperature was carried out in Examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2 by inserting a thermocouple into the emerging melt of the middle melt strand directly in front of the nozzle.
  • the experiments described in Examples 2.1, 2.2, 4, 6 and 7 according to the invention were carried out with a continuous single-shaft kneader of the type Ko-Kneader Mx 58 from Buss AG.
  • the co-kneader used has an inside diameter of 58.4 mm, an outside screw element diameter DA of 57.7 mm in the area of the bearing points, an outside screw element diameter DA of 56.3 mm in the area outside the bearing points, an L / D Ratio of 15, a DA / DI ratio of 1.55 from the start of the kneader shaft to the accumulation ring at the end of the melting zone, a DA / DI ratio of 1.71 after the accumulation ring to the end of the kneader shaft and a DA / stroke ratio of 5.5.
  • the total length of the areas of the bearing points is approximately 15% of the total length of the screw shaft of the continuous single-shaft kneader.
  • the basic structure of the continuous single-shaft kneader used is shown in FIG. 2.
  • the continuous single-shaft kneader has a housing consisting of 3 parts, in which a rotating screw shaft (not shown) which simultaneously executes an axial back and forth movement is arranged.
  • the molding compound components can be fed to the continuous single-shaft kneader via the feed funnels 14 and 15.
  • a single-screw extruder (not shown in FIG. 2) with an inner housing diameter of 110 mm and an L / D ratio of 6 is used to discharge the melt from the continuous single-shaft kneader.
  • the single-screw extruder is flanged directly to the continuous single-shaft kneader and is only used to build up pressure to granulate the polycarbonate molding compound.
  • the melt strands emerging from the nozzle plate were granulated by means of hot-cut granulation.
  • a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
  • a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements.
  • a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
  • the housing 18 In the area of the housing 18 there is a conveying zone consisting of conveying elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements. In the housing part 18 there is the degassing opening 20, which is connected to a suction device (not shown).
  • Example 4 all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown.
  • a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
  • a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements.
  • a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
  • the housing 18 In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
  • the degassing opening 20 which is connected to a suction device (not shown).
  • Example 6 all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown.
  • a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
  • a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements.
  • a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
  • the housing 18 In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
  • the degassing opening 20 which is connected to a suction device (not shown).
  • Example 7 all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown. In the area of the housing 16 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate and the titanium dioxide powder.
  • a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements.
  • a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
  • the housing 18 In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
  • the degassing opening 20 which is connected to a suction device (not shown).
  • the polycarbonate molding compound produced in Examples 1.1, 1.2, 2.1 and 2.2 was then processed into sheets with a glossy surface using an injection molding process.
  • the moldings were produced by injection molding on an FM160 injection molding machine from Klöckner. This injection molding machine has a cylinder diameter of 45 mm. For this purpose, the polymer mixtures were pre-dried at 110 ° C. within 4 hours. Injection molding was carried out under the conditions characteristic of polycarbonates. In the production of plates with a size of 150 mm x 105 mm x 3.2 mm, the melt or melt temperatures were 260 ° C, the mold temperature 80 ° C, the cycle time 43 seconds, the injection speed 40 mm / sec and the dynamic pressure at 150 bar. An injection mold with glossy polish (ISO NI) was used to manufacture the panels.
  • ISO NI injection mold with glossy polish
  • a suitable measuring method for the quantitative detection of surface defects is the observation of the molded part surfaces in a reflected light microscope - e.g. Zeiss Axioplan 2 motorized - through a lens with 2.5x magnification in the bright field, when illuminated with a halogen 100 light source.
  • a surface area of 4 cm x 4 cm was viewed by meandering scanning and photos of this surface were taken with a CCD camera - eg Axiocam HRC.
  • an image analysis software - eg KS 300 Zeiss - the photos were taken Number and size of the surface defects determined.
  • optically determined surface defects on molded parts made of polymer mixtures with the above-mentioned compositions are caused in particular by agglomerates or aggregates of titanium dioxide particles which are insufficiently broken up when the components are compounded in the extruder.
  • the polycarbonate molding composition produced in Examples 3.1, 3.2 and 4 was subsequently converted into flat bars with a length of 80 mm, a width of 10 mm and a thickness of 3 mm and into step plates with a length of 75 mm, a width of 50 mm and Injection molded to a thickness of 2mm in the flat half and 3mm in the thicker half.
  • the impact strength of the polycarbonate molding composition was then determined on the flat bars in an impact test according to DIN EN ISO 179 / leU at 23 ° C. and at -30 ° C. In each case 10 test specimens were tested and the arithmetic mean was determined from these results.
  • the step plates were then photographed with a camera. The photos produced (see FIGS.
  • the photos were taken with a Canon EOS 80D digital SLR camera 22 with an attached Canon EF Macro 50mm F2.5 lens and an f / 5.6 aperture, an exposure time of 1/250 seconds and an ISO film speed of 100 added.
  • the camera was aligned axially to the light source, inclined at an angle of 30 ° to the step plate surface and focused on the area of the step plate that directly connected to the area of the step plate that was illuminated by the light source.
  • the dispersion quality of the titanium dioxide powder was determined by means of visual evaluation of extruded foils.
  • 150 ⁇ m thick films were produced from the polycarbonate molding compound produced by means of a film extrusion system, consisting essentially of a single-screw extruder with a subsequent rolling mill.
  • These foils were then placed on a commercial light table in transmitted light with an applied scale using a Canon EOS 80D camera with a Canon EF Macro 50mm F2.5 lens and an f / 5.6 aperture, an exposure time of 1/200 seconds and an ISO film speed of 100 photographed.
  • the camera was aligned at a 90 ° angle to the film surface and it was focused on the film surface.
  • Viscosity h Gb i 1.31 (measured in CH2CI2 as solvent at 25 ° C and at a
  • Example 7 the mixture components that are fed into the extruder consist of:
  • Comparative examples 1.1 and 1.2 differ with regard to the speed of the extruder.
  • the extruder speed is 600 1 / min, in example 1.2 250 1 / min with the same throughput of 720 kg / h each.
  • This speed / throughput range covers a range, customary for the twin-screw extruder used, between low and high energy input for the compounded molding compound.
  • the increase in the speed of rotation does not lead to an improved dispersion, as can be seen from the higher number of defects on the surface of the injection mold plates from Example 1.1 compared to the plates from Example 1.2 (see Table 1), but to around 43 ° C. higher melt temperature, which promotes polymer degradation in a manner known to those skilled in the art.
  • Examples 2.1 and 2.2 according to the invention was to achieve an at least comparable surface quality as in Comparative Examples 1.1 and 1.2, but with a significantly lower melt temperature.
  • speeds and throughputs of the method according to the invention were selected which cover the range between low and high energy input which is customary for the continuous single-shaft kneader used.
  • Table 1 the number of surface defects could be significantly reduced with the process according to the invention with a significantly lower melt temperature.
  • Comparative examples 3.1 and 3.2 differ with regard to the speed of the extruder.
  • the extruder speed is 200 1 / min, in example 1.2 300 1 / min with the same throughput of 450 kg / h each.
  • This speed / throughput range covers one for the one used Twin screw extruder usual range between low and high energy input for the compounded molding compound.
  • Example 4 was to achieve a higher impact strength of the flat bars and a better surface quality of the injection-molded step plates than in Comparative Examples 3.1 and 3.2 at a comparable or lower melt temperature.
  • higher impact strength and better surface quality with the same molding composition are achieved by better dispersion of the titanium dioxide particles contained in the molding composition.
  • a high speed of 600 1 / min and a throughput of 150 kg / h of the method according to the invention were selected.
  • the impact strength could be increased significantly with the process according to the invention with a simultaneously lower melt temperature (Example 4 compared to Example 3.2) or with a slightly higher melt temperature, the impact strength could be increased by at least 60% (non-broken flat bars have one Impact strength of at least 250 kJ / m 2 ).
  • the surface quality of the step plates could be significantly improved despite the lower or slightly higher melt temperature, ie lower or slightly higher energy input.
  • Comparative examples 5.1 and 5.2 differ with regard to the speed of the extruder.
  • the extruder speed is 600 1 / min, in example 5.2 225 1 / min with the same throughput of 690 kg / h each.
  • This speed 1 - / D u rc h s atz- B c r c ic h covers a range between low and high energy input for the compounded molding compound that is customary for the twin-screw extruder used.
  • the increase in speed leads to improved dispersion, however, as can be seen from the lower number of defects on the surface of the injection molding plates of Example 5.1 compared to the plates of Example 5.2 (see Table 1 and also FIGS. 6 and 7) a melt temperature which is 58 ° C. higher, which promotes polymer degradation in a manner known to those skilled in the art.
  • Example 6 was to achieve a better surface quality of the films than in Comparative Examples 5.1 and 5.2 at a comparable or lower melt temperature.
  • better surface quality with the same molding composition is achieved by better dispersion of the titanium dioxide particles contained in the molding composition.
  • a high speed of 650 1 / min and a throughput of 160 kg / h of the method according to the invention were selected.
  • Table 1 and Figure 8 it can be seen that the surface quality of the film could be decisively improved with the process according to the invention with a melt temperature which was at the same time lower by 70 ° C., ie substantially less energy input.
  • Example 7 (according to the invention) The aim of Example 6 according to the invention was to obtain a comparable one with a titanium dioxide content which was doubled compared to Example 6 according to the invention

Abstract

The invention relates to a method for producing a moulding compound having improved properties. The invention relates to, in particular, a mouding compound comprising a polycarbonate and a reinforcing filler, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (TiO2), talc (Mg3Si4O10(OH)2), dolomite CaMg[CO3]2, kaolinite Al4[(OH)8|Si4O10] and wollastonite Ca3[Si3O9], preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (TiO2) and talc (Mg3Si4O10(OH)2). The content of the reinforcing filler is 3 to 40 wt. %, preferably 10 to 35 wt.-%, particularly 12 to 32 wt.%, more particularly 15 to 30 wt.%, with respect to the total weight of the moulding compound.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Formmasse mit verbesserten Eigenschaften Process for the production of a molding compound with improved properties
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Formmasse mit verbesserten Eigenschaften. Insbesondere Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer Formmasse enthaltend ein Polycarbonat und einen Verstärkungsfüllstoff, bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2), Talkum (MgsSfiOioCOHJ), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit ALtKOH^ISfiOio] und Wollastonit CasfS OJ, bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2) und Talkum (MgsSfiOioCOHJ). Dabei beträgt der Gehalt an Verstärkungsfüllstoff 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt 12 bis 32 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse. The present invention relates to a method for producing a molding composition with improved properties. In particular, the present invention relates to the production of a molding composition containing a polycarbonate and a reinforcing filler, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2), talc (MgsSfiOioCOHJ), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALtKOH ^ ISfiOio ] and wollastonite CasfS OJ, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) and talc (MgsSfiOioCOHJ). The content of reinforcing filler is 3 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 12 to 32% by weight, very particularly preferably 15 to 30% by weight, in each case based on the total mass of Molding compound.
Erfindungsgemäß ist diese Formmasse dadurch erhältlich, dass ein Polycarbonat und der Verstärkungsfüllstoff mittels eines kontinuierlichen Einwellenkneters compoundiert werden. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf: According to the invention, this molding composition is obtainable by compounding a polycarbonate and the reinforcing filler by means of a continuous single-shaft kneader. In particular, the method according to the invention has the following steps:
(1) Zugeben von Polycarbonat, Verstärkungsfüllstoff und gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen in einen kontinuierlichen Einwellenkneter; (1) adding polycarbonate, reinforcing filler and, if necessary, other constituents to a continuous single-shaft kneader;
(2) Compoundieren von Polycarbonat und Verstärkungsfüllstoff und gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen mit einem kontinuierlichen Einwellenkneter. (2) Compounding polycarbonate and reinforcing filler and possibly other components with a continuous single-shaft kneader.
Dabei können Polycarbonat, Verstärkungsfüllstoff und gegebenenfalls sonstige Bestandteilen gleichzeitig oder nacheinander in den kontinuierlichen Einwellenkneter gegeben werden. Insbesondere kann die Zugabe des Verstärkerfüllstoffs entweder vor dem Aufschmelzen des Polycarbonats oder nach dem Aufschmelzen des Polycarbonats oder sowohl vor als auch nach dem Aufschmelzen des Polycarbonats erfolgen. In this case, polycarbonate, reinforcing filler and, if appropriate, other constituents can be added to the continuous single-shaft kneader simultaneously or in succession. In particular, the reinforcing filler can be added either before the polycarbonate has melted or after the polycarbonate has melted, or both before and after the polycarbonate has melted.
Entsprechend dem Gehalt an Verstärkungsfüllstoff beträgt der Gehalt an Polycarbonat in der erfindungsgemäßen Formmasse 97 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 90 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 88 bis 68 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 85 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse. Die Formmasse kann außerdem sonstige Bestandteile enthalten. Der Gehalt der sonstigen Bestandteile in der Formmasse enthaltend ein Polycarbonat und einen Verstärkungsfüllstoff beträgt von 0 bis 37 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% Jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Formmasse. Dabei beträgt die Summe aller Bestandteile der Formmasse 100 Gew.-%. Depending on the content of reinforcing filler, the content of polycarbonate in the molding composition according to the invention is 97 to 60% by weight, preferably 90 to 65% by weight, particularly preferably 88 to 68% by weight, very particularly preferably 85 to 70% by weight. %, each based on the total mass of the molding compound. The molding composition may also contain other ingredients. The content of the other ingredients in the molding composition containing a polycarbonate and a reinforcing filler is from 0 to 37% by weight, preferably from 0 to 20% by weight, particularly preferably 0 to 10% by weight, in each case based on the total mass of the molding composition . The sum of all components of the molding composition is 100% by weight.
Nachfolgend wird eine Formmasse enthaltend ein Polycarbonat auch Polycarbonatformmasse genannt. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus [1] ([1] = Klemens Kohlgrüber: Der gleichläufige Doppelschneckenextruder, 2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Hanser Verlag München 2016, S. 47 ff) ist es bekannt, Polymerformmassen, wie beispielsweise auch eine Formmassen enthaltend ein Polycarbonat eine dieser Polymerformmassen ist, durch Beimischung von Zuschlagstoffen, beispielsweise Füllstoffe, so aufzubereiten, dass diese Polymerformmassen ein gewünschtes Eigenschaftsprofil erreichen. Diese Aufbereitung, auch Compoundierung genannt, wird in aller Regel in einem Doppelschneckenextruder durchgeführt. Dabei ist es insbesondere erwünscht, eine möglichst gute Dispergierung der Füllstoffe in der Polymerformmasse zu erreichen, das heißt, eine möglichst gute Zerkleinerung und Verteilung der Füllstoffe in der Polymerformmasse. Die Compoundierung ist umso schwieriger, je höher der Gehalt der zu dispergierenden Füllstoffe in der Polymerformmasse ist und je besser die Dispergierung, also je besser die Zerkleinerung und Verteilung, der Füllstoffe in der Polymerformmasse sein soll. A molding composition containing a polycarbonate is also called a polycarbonate molding composition below. From the prior art, for example from [1] ([1] = Klemens Kohlgrüber: The co-rotating twin-screw extruder, 2nd, revised and expanded edition, Hanser Verlag Munich 2016, p. 47 ff), it is known to use polymer molding compounds, such as A molding composition containing a polycarbonate is also one of these polymer molding compositions, by admixing additives, for example fillers, in such a way that these polymer molding compositions achieve a desired profile of properties. This preparation, also called compounding, is usually carried out in a twin-screw extruder. It is particularly desirable to achieve the best possible dispersion of the fillers in the polymer molding composition, that is to say the best possible grinding and distribution of the fillers in the polymer molding composition. Compounding is all the more difficult the higher the content of the fillers to be dispersed in the polymer molding composition and the better the dispersion, that is to say the better the size reduction and distribution, of the fillers in the polymer molding composition.
Eine verbesserte Dispergierung von Füllstoffen in einer Polymerformmasse bewirkt unter anderem auch, dass die Formmasse verbesserte Eigenschaften, insbesondere verbesserte Oberflächeneigenschaften und verbesserte mechanische Eigenschaften wie z.B. eine höhere Zähigkeit, eine höhere Kraftaufnahme und größere Dehnung beim Durchstoßversuch, aufweist. Improved dispersion of fillers in a polymer molding composition also has the effect, inter alia, that the molding composition has improved properties, in particular improved surface properties and improved mechanical properties such as e.g. has a higher toughness, a higher force absorption and greater elongation during the puncture test.
Um bei einem gegebenen Doppelschneckenextruder eine verbesserte Dispergierung bei einem möglichst hohen Gehalt an Füllstoffen zu erreichen, muss der Energieeintrag in die Polymerformmasse erhöht werden. Dies hat aber zur Folge, dass die Temperatur der Polymerformmasse während der Compoundierung im Doppelschneckenextruder ansteigt und zwar umso stärker, je höher der Energieeintrag ist. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Polymerformmasse thermische Schäden erleiden kann. Diese können wiederum zu einer Vergilbung der Polymerformmasse, zur Entstehung von Stippen, oder anderen unerwünschten Veränderungen der Polymerformmasse führen. In order to achieve improved dispersion with the highest possible filler content in a given twin-screw extruder, the energy input into the polymer molding composition must be increased. However, this has the consequence that the temperature of the polymer molding composition rises during the compounding in the twin-screw extruder, and the higher the energy input, the greater the temperature. This in turn means that the polymer molding compound can suffer thermal damage. These in turn can lead to yellowing of the polymer molding compound, to the formation of specks, or other undesirable changes in the polymer molding compound.
Da diese thermischen Schäden in der Regel vermieden werden sollen, wird auf die verbesserte Dispergierung verzichtet oder der Gehalt an Füllstoff nicht erhöht oder beides. In seltenen Fällen wird aber auch die thermische Schädigung oder eine schlechtere Dispergierung in Kauf genommen oder beides. Auf diese Weisen kann jedoch keine Polymerformmasse erhalten werden, die verbesserte Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist es auf diese Weise nicht möglich, gleichzeitig die Oberflächeneigenschaften und die mechanischen Eigenschaften der Polymerformmasse zu verbessern. Since this thermal damage is generally to be avoided, the improved dispersion is dispensed with or the filler content is not increased or both. In rare cases, however, thermal damage or poorer dispersion are also accepted, or both. In this way, however, it is not possible to obtain a polymer molding composition which has improved properties. In particular, it is not possible in this way to simultaneously improve the surface properties and the mechanical properties of the polymer molding composition.
Auch hat sich herausgestellt, dass die Anwendung eines Doppelschneckenextruders mit einem größeren Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis (L/D- Verhältnis) als bei dem eingangs gegebenen Doppelschneckenextruder dem Problem nicht abhilft, da auch bei einem Doppelschneckenextruder mit größerem L/D- Verhältnis die thermische Belastung der Polymerformmasse unerwünscht hoch wird, wenn die gewünschte verbesserte Dispergierung bei einem gewünschten hohen Gehalt an Füllstoffen erreicht werden soll, da bei einer Vergrößerung des L/D- Verhältnisses eines Doppelschneckenextruders bei ansonsten gleichen Bedingungen die Temperatur der zu extrudierten Polymerformmasse etwa um 10 bis 20 °C pro einer zusätzlichen Länge des Doppelschneckenextruders zunimmt, die dem vierfachen des Außendurchmessers eines Schneckenelements entspricht, das die Innenwand des Doppelschneckenextruders abreinigt. Somit kann auch auf diesem Wege keine Polymerformmasse erhalten werden, die verbesserte Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist es auf diese Weise nicht möglich, gleichzeitig die Oberflächeneigenschaften und die mechanischen Eigenschaften der Polymerformmasse zu verbessern. It has also been found that the use of a twin-screw extruder with a larger length-to-diameter ratio (L / D ratio) than with the twin-screw extruder given at the beginning does not remedy the problem, since even with a twin-screw extruder with a larger L / D ratio the thermal load on the polymer molding compound is undesirably high is, if the desired improved dispersion is to be achieved at a desired high filler content, since with an increase in the L / D ratio of a twin-screw extruder under otherwise identical conditions, the temperature of the polymer molding composition to be extruded is increased by about 10 to 20 ° C. for an additional one Length of the twin-screw extruder increases, which corresponds to four times the outer diameter of a screw element that cleans the inner wall of the twin-screw extruder. Thus, no polymer molding composition which has improved properties can be obtained in this way either. In particular, it is not possible in this way to simultaneously improve the surface properties and the mechanical properties of the polymer molding composition.
Das beschriebene Problem stellt sich auch, wenn eine Polycarbonatformmasse mit einem hohen Anteil eines Verstärkungsfüllstoff durch Compoundierung hergestellt werden soll. The problem described also arises when a polycarbonate molding composition with a high proportion of a reinforcing filler is to be produced by compounding.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Polycarbonatformmasse enthaltend einen Verstärkungsfüllstoff zur Verfügung zu stellen. The object of the present invention is therefore to provide a method for producing an improved polycarbonate molding composition containing a reinforcing filler.
Insbesondere soll die erfindungsgemäße Polycarbonatformmasse folgende verbesserteIn particular, the polycarbonate molding composition according to the invention should improve the following
Eigenschaften haben: Have properties:
(1) verbesserte Oberflächeneigenschaften, insbesondere weniger Störstellen, wiederum insbesondere weniger Störstellen in Form von Erhebungen oder Vertiefungen in der Oberfläche, hervorgerufen durch unvollständig dispergierten Verstärkerfüllstoffpartikel; (1) improved surface properties, in particular fewer defects, in particular fewer defects in the form of elevations or depressions in the surface, caused by incompletely dispersed reinforcing filler particles;
(2) und verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine höhere Zähigkeit, eine höhere Kraftaufnahme, eine größere Dehnung, und eine größere Umformung, ganz insbesondere eine höhere Zähigkeit. (2) and improved mechanical properties, in particular a higher toughness, a higher force absorption, a greater elongation, and a larger deformation, in particular a higher toughness.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Aufgabe gelöst wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Formmasse enthaltend ein Polycarbonat und einen Verstärkungsfüllstoff, bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2) Talkum (Mg3SiiOio(OH)2), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit AL[(OH)g|Si40io] und Wollastonit Ca-dSFOy], bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2) und Talkum (Mg3SiiOio(OH)2), wobei die Polycarbonatformmasse mittels eines kontinuierlichen Einwellenkneters compoundiert wird. Dabei beträgt der Gehalt an Verstärkungsfüllstoff 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt 12 bis 32 Gew.-%besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Polycarbonatformmasse. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden verbesserte Polycarbonatformmassen erhalten. Insbesondere überraschend ist diese Lösung der Aufgabe, weil kontinuierliche Einschneckenkneter bisher nicht für eine besondere dispersive Mischwirkung bekannt waren, also bei deren Einsatz nicht eine wesentlich verbesserte Dispergierung und die daraus folgenden Verbesserungen zu erwarten waren. Surprisingly, it was found that the object is achieved by a process for producing a molding composition comprising a polycarbonate and a reinforcing filler, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) talc (Mg3SiiOio (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite AL [(OH) g | Si40io] and wollastonite Ca-dSFOy], preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) and talc (Mg3SiiOio (OH) 2), the Polycarbonate molding compound is compounded by means of a continuous single-shaft kneader. The content of reinforcing filler is 3 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 12 to 32% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the polycarbonate molding composition. Improved polycarbonate molding compositions are obtained with the process according to the invention. This solution of the task is particularly surprising because continuous single-screw kneaders have so far not been used for a particular dispersive mixer Mixing effect were known, that is, when using a significantly improved dispersion and the resulting improvements were not expected.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem Verstärkungsfüllstoff ein mineralischer Füllstoff verstanden, der geeignet ist, die Steifigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Polycarbonatformmasse zu erhöhen. For the purposes of the present invention, a reinforcing filler is understood to be a mineral filler which is suitable for increasing the rigidity of the polycarbonate molding composition produced according to the invention.
Insbesondere werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Polycarbonatformmassen erhalten, die folgende verbesserte Eigenschaften haben: In particular, the process according to the invention gives polycarbonate molding compositions which have the following improved properties:
(1) verbesserte Oberflächeneigenschaften, insbesondere weniger Störstellen, wiederum insbesondere weniger Störstellen in Form von Erhebungen oder Vertiefungen in der Oberfläche, hervorgerufen durch unvollständig dispergierten Verstärkerfüllstoffpartikel. Unvollständig dispergierte Verstärkerfüllstoffpartikel können beispielsweise durch ein visuelle Analyse von Bildern von aus der erfindungsgemäßen Formmasse hergestellten Formkörpem ermittelt werden, die Partikelgrößenverteilung der unvollständig dispergierten Verstärkerfüllstoffpartikel kann mittels einer Klassifizierung bewertet werden; (1) improved surface properties, in particular fewer impurities, in particular fewer impurities in the form of elevations or depressions in the surface, caused by incompletely dispersed reinforcing filler particles. Incompletely dispersed reinforcing filler particles can be determined, for example, by visual analysis of images of molded articles produced from the molding composition according to the invention; the particle size distribution of the incompletely dispersed reinforcing filler particles can be assessed using a classification;
(2) und verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine höhere Zähigkeit, eine höhere Kraftaufnahme, eine größere Dehnung, und eine größere Umformung, ganz insbesondere eine höhere Zähigkeit. Diese mechanischen Eigenschaften können beispielsweise mit einer Durchstoßmessung nach DIN EN ISO 6603-2:2000 bei 23 °C an einem spritzgegossenen Prüfkörper mit den Maßen 60 mm x 60 mm x 2,0 mm ermittelt werden; besonders aussagekräftig ist hier das mathematische Produkt aus maximaler Kraft und maximaler Verformung als Maß für die mechanische Zähigkeit, wobei ein höherer Wert dieses Produkts eine höhere Zähigkeit bedeutet. (2) and improved mechanical properties, in particular a higher toughness, a higher force absorption, a greater elongation, and a larger deformation, in particular a higher toughness. These mechanical properties can be determined, for example, with a puncture measurement according to DIN EN ISO 6603-2: 2000 at 23 ° C on an injection molded test specimen with the dimensions 60 mm x 60 mm x 2.0 mm; The mathematical product of maximum force and maximum deformation as a measure of the mechanical toughness is particularly significant here, with a higher value of this product means a higher toughness.
Eine solche erfindungsgemäß hergestellte Polycarbonatformmasse weist bessere, also verbesserte, Eigenschaften auf, als Polycarbonatformmassen, die mit Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, wobei die Polycarbonatformmassen, die nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, die gleichen Bestandteile in denselben Anteilen aufweisen, wie die erfindungsgemäß hergestellte Polycarbonatformmasse. Such a polycarbonate molding composition produced in accordance with the invention has better, that is to say improved, properties than polycarbonate molding compositions which have been produced by processes according to the prior art, the polycarbonate molding compositions which have been produced according to the prior art having the same constituents in the same proportions as the polycarbonate molding composition produced according to the invention.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Formkörper“ ein Gegenstand verstanden, der das Ergebnis einer Weiterverarbeitung der Formmasse ist. So ist beispielsweise sowohl ein aus der Formmasse durch Spritzguss erhältlicher Gegenstand, als auch eine durch Extrusion der Formmasse erhältliche Folie oder Platte als Formkörper anzusehen. Als Titandioxid (T1O2) wird bevorzugt die Modifikation Rutil mit einer Korngröße dso von 0,1 mhi bis 5 pm, bevorzugt 0,3 bis 3 pm, eingesetzt. Beispiele für erfindungsgemäß brauchbare Titandioxid sind ausgewählt aus den käuflich zu erwerbenden Erzeugnissen Titandioxid Kronos 2230 und Titandioxid Kronos 2233; Hersteller beider Erzeugnisse ist die Kronos Titan GmbH Leverkusen. For the purposes of the present invention, the term “molded body” is understood to mean an object which is the result of further processing of the molding composition. For example, both an object obtainable from the molding compound by injection molding and a film or plate obtainable by extrusion of the molding compound are to be regarded as molded articles. The modification rutile with a grain size dso of 0.1 mhi to 5 pm, preferably 0.3 to 3 pm, is preferably used as titanium dioxide (T1O2). Examples of titanium dioxide which can be used according to the invention are selected from the products titanium dioxide Kronos 2230 and titanium dioxide Kronos 2233; Kronos Titan GmbH Leverkusen is the manufacturer of both products.
Talkum (Mg3SiiOio(OH)2) wird bevorzugt mit einer Korngröße dso von 0,1 mhi bis 10 pm, bevorzugt 0,3 bis 3 mhi, eingesetzt. Beispielsweise können als Talkum die käuflich zu erwerbenden Erzeugnisse Jetfine 3CA der Firma Imerys Tale (Luzenac Europe SAS) oder Talkum HTP Ultra 5C der Firma IMI Fabi S.p.A. verwendet werden. Talc (Mg3SiiOio (OH) 2) is preferably used with a grain size dso of 0.1 mhi to 10 pm, preferably 0.3 to 3 mhi. For example, as talc, the commercially available products Jetfine 3CA from Imerys Tale (Luzenac Europe SAS) or talc HTP Ultra 5C from IMI Fabi S.p.A. be used.
Die Korngröße dso ist dabei jeweils massebezogen und wurde nach ISO 1333 17-3 mit einem Sedigraph 5100, Fa. Micrometrics, Deutschland, bestimmt. The grain size dso is mass-related in each case and was determined in accordance with ISO 1333 17-3 with a Sedigraph 5100 from Micrometrics, Germany.
Mischungen aus Titandioxid und Talkum können in beliebigen Mischungsverhältnissen eingesetzt werden. Bevorzugt beträgt das Mischungsverhältnis von Titandioxid zu Talkum 1 : 60 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 30 bis 1 : 5, jeweils bezogen auf die Masse. Mixtures of titanium dioxide and talc can be used in any mixing ratio. The mixing ratio of titanium dioxide to talc is preferably 1:60 to 1: 1, preferably 1:30 to 1: 5, in each case based on the mass.
Die Partikel des jeweiligen Minerals, aus denen der Verstärkungsfüllstoff besteht, weisen bevorzugt ein Aspect- Verhältnis von 1 :1 bis 1:7 auf. The particles of the respective mineral from which the reinforcing filler is made preferably have an aspect ratio of 1: 1 to 1: 7.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter„Polycarbonat“ sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate verstanden. Dabei können die Polycarbonate in bekannter Weise linear oder verzweigt sein. Erfindungsgemäß können auch Mischungen von Polycarbonaten verwendet werden. For the purposes of the present invention, “polycarbonate” means both homopolycarbonates and copolycarbonates. The polycarbonates can be linear or branched in a known manner. Mixtures of polycarbonates can also be used according to the invention.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-% bis zu 50 Mol-%, der Carbonat-Gruppen in den erfindungsgemäß eingesetzten Polycarbonaten können durch bevorzugt aromatische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von, bevorzugt aromatischen Dicarbonsäuren in die Molekülkette eingebaut enthalten, werden als aromatische Polyestercarbonate bezeichnet. Some, up to 80 mol%, preferably from 20 mol% to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates used according to the invention can be replaced by preferably aromatic dicarboxylic acid ester groups. Such polycarbonates, which contain both acid residues of carbonic acid and acid residues of, preferably aromatic, dicarboxylic acids incorporated into the molecular chain, are referred to as aromatic polyester carbonates.
Der Ersatz der Carbonatgruppen durch die aromatischen Dicarbonsäureestergruppen erfolgt im Wesentlichen stöchiometrisch und auch quantitativ, so dass das molare Verhältnis der Reaktionspartner sich auch im fertigen Polyestercarbonat wiederfindet. Der Einbau der aromatischen Dicarbonsäureestergruppen kann sowohl statistisch als auch blockweise erfolgen. The carbonate groups are replaced by the aromatic dicarboxylic acid ester groups essentially stoichiometrically and also quantitatively, so that the molar ratio of the reactants is also found in the finished polyester carbonate. The aromatic dicarboxylic acid ester groups can be incorporated either statistically or in blocks.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen Polyestercarbonate haben mittlere Molekulargewichte Mw bestimmt durch GPC (Gelpermeationschromatographie in Methylenchlorid mit Polycarbonat als Standard) von 15 kg/mol bis 50 kg/mol, bevorzugt von 20 kg/mol bis 35 kg/mol, besonders bevorzugt von 23 kg/mol bis 33 kg /mol. The thermoplastic polycarbonates, including the thermoplastic polyester carbonates, have average molecular weights Mw determined by GPC (gel permeation chromatography in Methylene chloride with polycarbonate as standard) from 15 kg / mol to 50 kg / mol, preferably from 20 kg / mol to 35 kg / mol, particularly preferably from 23 kg / mol to 33 kg / mol.
Die Herstellung der bevorzugten aromatischen Polycarbonate und aromatischen Polyestercarbonate erfolgt in bekannter Weise aus Diphenolen, Kohlensäure oder Kohlensäurederivaten und, im Falle der Polyestercarbonate, bevorzugt aromatischen Dicarbonsäuren oder Dicarbonsäurederivaten, gegebenenfalls Ketenabbrechern und Verzweigern. The preferred aromatic polycarbonates and aromatic polyester carbonates are prepared in a known manner from diphenols, carbonic acid or carbonic acid derivatives and, in the case of the polyester carbonates, preferably aromatic dicarboxylic acids or dicarboxylic acid derivatives, optionally ketene terminators and branching agents.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in vielen Patentschriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier auf Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, auf D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich auf U. Grigo, K. Kirchner und P.R. Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien, 1992, Seiten 117-299 verwiesen. Details of the production of polycarbonates have been laid down in many patents for about 40 years. For example, see Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, on D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648-718 and finally on U. Grigo, K. Kirchner and P.R. Müller "Polycarbonate" in Becker / Braun, Kunststoff-Handbuch, Volume 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna, 1992, pages 117-299.
Die Herstellung aromatischer Polycarbonate und Polyestercarbonate erfolgt z.B. durch Umsetzung von Diphenolen mit Kohlensäurehalogeniden, vorzugsweise Phosgen, und/oder mit aromatischen Dicarbonsäuredihalogeniden, vorzugsweise Benzoldicarbonsäuredihalogeniden, nach dem Phasengrenzflächenverfahren, gegebenenfalls unter Verwendung von Kettenabbrechern und gegebenenfalls unter Verwendung von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigern, wobei zur Herstellung der Polyestercarbonate ein Teil der Kohlensäurederivate durch aromatische Dicarbonsäuren oder Derivate der Dicarbonsäuren ersetzt wird, und zwar je nach Maßgabe der in den aromatischen Polycarbonaten zu ersetzenden Carbonatstruktureinheiten durch aromatische Dicarbonsäureesterstruktureinheiten. Ebenso ist eine Herstellung über ein Schmelzepolymerisationsverfahren durch Umsetzung von Diphenolen mit beispielsweise Diphenylcarbonat möglich. The production of aromatic polycarbonates and polyester carbonates takes place e.g. by reacting diphenols with carbonic acid halides, preferably phosgene, and / or with aromatic dicarboxylic acid dihalides, preferably benzenedicarboxylic acid dihalides, according to the phase interface method, optionally using chain terminators and optionally using trifunctional or more than trifunctional branching agents, part of the carbonic acid derivatives being used to prepare the polyester carbonates is replaced by aromatic dicarboxylic acids or derivatives of dicarboxylic acids, depending on the requirement of the carbonate structural units to be replaced in the aromatic polycarbonates, by aromatic dicarboxylic acid ester structural units. It is also possible to use a melt polymerization process by reacting diphenols with, for example, diphenyl carbonate.
Für die Herstellung von Polycarbonaten geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind solche der Formel (1) Dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of polycarbonates are those of the formula (1)
HO-Z-OH (1), in welcher HO-Z-OH (1), in which
Z ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 C-Atomen ist, der einen oder mehrere aromatische Kerne enthalten kann, substituiert sein kann und aliphatische oder cycloaliphatische Reste bzw. Alkylaryle oder Heteroatome als Brückenglieder enthalten kann. Bevorzugt steht Z in Formel (1) für einen Rest der Formel (2) Z is an aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridging elements. Z in formula (1) preferably represents a radical of formula (2)
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in der in the
R6 und R7 unabhängig voneinander für H, CI - bis C18-Alkyl-, CI - bis C18-Alkoxy, Halogen wie CI oder Br oder für jeweils gegebenenfalls substituiertes Aryl- oder Aralkyl, bevorzugt für H oder CI bis C12 Alkyl, besonders bevorzugt für H oder CI- bis C8-Alkyl und ganz besonders bevorzugt für H oder Methyl stehen, und R6 and R7 independently of one another for H, CI - to C18-alkyl, CI - to C18-alkoxy, halogen such as CI or Br or for optionally substituted aryl or aralkyl, preferably for H or CI to C12 alkyl, particularly preferably for H or CI to C8 alkyl and very particularly preferably H or methyl, and
X für eine Einfachbindung, -S02-, -CO-, -O-, -S-, CI - bis C6-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden oder C5- bis C6 Cycloalkyliden, welches mit CI- bis C6-Alkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl, substituiert sein kann, ferner für C6- bis C12-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht. X for a single bond, -S02-, -CO-, -O-, -S-, CI - to C6-alkylene, C2- to C5-alkylidene or C5- to C6-cycloalkylidene, which with CI- to C6-alkyl, preferably methyl or ethyl, may also be substituted, furthermore represents C6- to C12-arylene, which may optionally be condensed with further aromatic rings containing heteroatoms.
Bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, CI- bis C5-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden, C5- bis C6-Cycloalkyliden, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -S02- oder für einen Rest der Formel (2a) X is preferably a single bond, CI to C5 alkylene, C2 to C5 alkylidene, C5 to C6 cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -S02- or one Rest of formula (2a)
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Für die Herstellung der Polycarbonate geeignete Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, a-a'-Bis-(hydroxyphenyl)- diisopropylbenzole, Phthalimidine abgeleitet von Isatin- oder Phenolphthaleinderivaten sowie deren kernalkylierte, kemarylierte und kemhalogenierte Verbindungen. Diphenols suitable for the preparation of the polycarbonates are, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis ( hydroxyphenyl) ketones, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, a-a'-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives and their nuclear alkylated, kemarylated and kemhalogenated compounds.
Bevorzugte Bisphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l -phenylpropan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol A (BPA)), 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzolPreferred bisphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylpropane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) phenylethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ) propane (bisphenol A (BPA)), 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene
(Bisphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)- methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)- sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1 ,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und l,l-Bis-(4- hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC (BPTMC)), sowie die Bisphenole der Formeln (IV) bis (VI) (Bisphenol M), 2,2-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3 -Bis- [2- (3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC (BPTMC)) , and the bisphenols of the formulas (IV) to (VI)
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in denen R‘ jeweils für Ci-C i-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl steht.
Figure imgf000009_0001
in which R 'is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl.
Besonders bevorzugte Bisphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, l,l-Bis-(4-Hydroxyphenyl)- phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A (BPA)), 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC (BPTMC)) und die Dihydroxyverbindungen der Formeln (IV), (V) und (VI), in denen R‘ jeweils für Ci-C i-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl steht. Particularly preferred bisphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, l, l-bis (4-hydroxyphenyl) phenylethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A (BPA)), 2,2- Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, l, l-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and l, l-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC (BPTMC)) and the dihydroxy compounds of the formulas (IV), (V) and (VI), in which R 'is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl.
Diese und weitere geeignete Diphenole sind z.B. in US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 und US-A 2 999 846, in DE-A 1 570 703, DE-A 2063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 und DE-A 3 832 396, in FR-A 1 561 518, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" sowie in JP-A 62039/1986, JP-A 62040/1986 und JP A 105550/1986 beschrieben. These and other suitable diphenols are e.g. in US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 and US-A 2 999 846, in DE-A 1 570 703, DE-A 2063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 and DE-A 3 832 396, in FR-A 1 561 518, in the monograph "H. Schnell , Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964 "and in JP-A 62039/1986, JP-A 62040/1986 and JP A 105550/1986.
Im Fall der Homopolycarbonate wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Fall der Copolycarbonate werden mehrere Diphenole eingesetzt. Die verwendeten Diphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemikalien und Hilfsstoffe, können mit den aus ihrer eigenen Synthese, Handhabung und Lagerung stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein. Es ist jedoch wünschenswert, mit möglichst reinen Rohstoffen zu arbeiten. In the case of homopolycarbonates, only one diphenol is used; in the case of copolycarbonates, several diphenols are used. The diphenols used, as well as all other chemicals and auxiliaries added to the synthesis, can be contaminated with the impurities originating from their own synthesis, handling and storage. However, it is desirable to work with raw materials that are as pure as possible.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Polycarbonate nur aus Atomen ausgewählt aus einem oder mehreren der Elemente Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S) und Chlor (CI) aufgebaut. Bevorzugt ausgeschlossen als Copolycarbonate sind Polycarbonat-Polyorganosiloxan- Copolymere. In particular, the polycarbonates according to the invention are composed only of atoms selected from one or more of the elements carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), sulfur (S) and chlorine (CI). Polycarbonate-polyorganosiloxane copolymers are preferably excluded as copolycarbonates.
Geeignete Kohlensäurederivate sind beispielsweise Phosgen oder Diphenylcarbonat. Suitable carbonic acid derivatives are, for example, phosgene or diphenyl carbonate.
Geeignete Kettenabbrecher, die bei der Herstellung der Polycarbonate eingesetzt werden können, sind Monophenole. Geeignete Monophenole sind beispielsweise Phenol selbst, Alkylphenole wie Kresole, p-tert.-Butylphenol, Cumylphenol sowie deren Mischungen. Suitable chain terminators which can be used in the production of the polycarbonates are monophenols. Suitable monophenols are, for example, phenol itself, alkylphenols such as cresols, p-tert-butylphenol, cumylphenol and mixtures thereof.
Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole, welche ein- oder mehrfach mit CI- bis C30- Alkylresten, linear oder verzweigt, bevorzugt unsubstituiert, oder mit tert-Butyl substituiert sind. Besonders bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, Cumylphenol und/oder p-tert-Butylphenol. Preferred chain terminators are the phenols which are mono- or polysubstituted by C 1 to C 30 alkyl, linear or branched, preferably unsubstituted, or substituted by tert-butyl. Particularly preferred chain terminators are phenol, cumylphenol and / or p-tert-butylphenol.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt bevorzugt 0,1 bis 5 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen. Die Zugabe der Kettenabbrecher kann vor, während oder nach der Umsetzung mit einem Kohlensäurederivat erfolgen. The amount of chain terminator to be used is preferably 0.1 to 5 mol%, based on moles of diphenols used in each case. The chain terminators can be added before, during or after the reaction with a carbonic acid derivative.
Geeignete Verzweiger sind die in der Polycarbonatchemie bekannten tri- oder mehr als trifunktionellen Verbindungen, insbesondere solche mit drei oder mehr als drei phenolischen OH- Gruppen. Suitable branching agents are the tri- or more than trifunctional compounds known in polycarbonate chemistry, in particular those with three or more than three phenolic OH groups.
Geeignete Verzweiger sind beispielsweise l,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, l,l,l-Tri-(4- hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenylisopropyl)- phenol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4-methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4- dihydroxyphenylj-propan, T etra-(4-hydroxyphenyl)-methan, T etra-(4-(4-hydroxyphenylisopropyl)- phenoxyj-methan und l,4-Bis-((4',4"-dihydroxytriphenyl)-methyl)-benzol und 3,3-Bis-(3-methyl- 4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol. Suitable branching agents are, for example, 1,3,5-tri- (4-hydroxyphenyl) benzene, 1,1,5-tri- (4-hydroxyphenyl) ethane, tri- (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,4- Bis- (4-hydroxyphenylisopropyl) phenol, 2,6-bis (2-hydroxy-5'-methylbenzyl) -4-methylphenol, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (2,4-dihydroxyphenylj- propane, tetra- (4-hydroxyphenyl) methane, tetra- (4- (4-hydroxyphenylisopropyl) phenoxyj-methane and 1,4-bis - ((4 ', 4 "-dihydroxytriphenyl) methyl) benzene and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol-% bis 2,00 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen. The amount of the branching agents to be used is preferably 0.05 mol% to 2.00 mol%, based on moles of diphenols used in each case.
Die Verzweiger können entweder mit den Diphenolen und den Kettenabbrechern in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden. Im Fall des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger zusammen mit den Diphenolen eingesetzt. The branching agents can either be introduced with the diphenols and the chain terminators in the aqueous alkaline phase or added in solution in an organic solvent before the phosgenation. In the case of the transesterification process, the branching agents are used together with the diphenols.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, das Homopolycarbonat auf Basis von l,3-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und die Copolycarbonate auf Basis des Monomers Bisphenol A einerseits und einem Momomer ausgewählt aus einem der Gruppe umfassend l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und die Bisphenole der Formeln (IV) bis (VI) in denen R‘ jeweils für Ci-C i-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl steht, andererseits. Particularly preferred polycarbonates are the homopolycarbonate based on bisphenol A, the homopolycarbonate based on 1,3-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the copolycarbonates based on the monomer bisphenol A on the one hand and a monomer from one of the group comprising l, l-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the bisphenols of the formulas (IV) to (VI) in which R 'is in each case Ci-C i-alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl, on the other hand.
Bevorzugte Herstellungsweisen der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate, einschließlich der Polyestercarbonate, sind das bekannte Grenzflächenverfahren und das bekannte Schmelzeumesterungsverfahren (vgl. z. B. WO 2004/063249 Al, WO 2001/05866 Al, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A). Preferred methods of producing the polycarbonates to be used according to the invention, including the polyester carbonates, are the known interfacial process and the known melt transesterification process (cf., for example, WO 2004/063249 A1, WO 2001/05866 A1, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A).
Am meisten bevorzugt als Polycarbonat ist aromatisches Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A. Most preferred as polycarbonate is aromatic polycarbonate based on bisphenol A.
Der erfindungsgemäßen Polycarbonatformmasse können außer Titandioxid (T1O2), und/oder Talkum (Mg3SiiOio(OH)2), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit ALt[(OH)g|Si40io] und/oder Wollastonit Ca3[Si309] auch noch sonstige Bestandteile zugesetzt werden. In addition to titanium dioxide (T1O2) and / or talc (Mg3SiiOio (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALt [(OH) g | Si40io] and / or wollastonite Ca3 [Si309], the polycarbonate molding composition according to the invention can also be used for other purposes Components are added.
Der Gehalt der sonstigen Bestandteile in der erfindungsgemäß hergestellten Polycarbonatformmasse beträgt von 0 bis 37 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%. The content of the other ingredients in the polycarbonate molding composition produced according to the invention is from 0 to 37% by weight, preferably from 0 to 20% by weight, particularly preferably 0 to 10% by weight.
Diese sonstigen Bestandteile sind beispielsweise andere für Polycarbonatformmassen übliche Füllstoffe, andere Thermoplaste, beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere oder auch Polyester, oder andere Additive wie UV-Stabilisatoren, IR-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Antistatika, Farbstoffe und Pigmente in den üblichen Mengen zugesetzt werden; gegebenenfalls können das Entformungsverhalten, das Fließverhalten, und/oder die Flammwidrigkeit noch durch Zusatz externer Entformungsmittel, Fließmittel, und/oder Flammschutzmittel verbessert werden (z. B. Alkyl- und Arylphosphite, -phosphate, -phosphane, -niedermolekulare Carbonsäureester, Halogenverbindungen, Salze, Kreide, Quarzmehl, Glas- und Kohlenstofffasem, Pigmente und deren Kombination. Solche Verbindungen werden z. B. in WO 99/55772, S. 15-25, und in "Plastics Additives”, R. Gächter und H. Müller, Hanser Publishers 1983, beschrieben). Bevorzugt als Stabilisator ist ein Carbonsäureanhydrid modifiziertes alpha-Olefm-Polymer, insbesondere ein Maleinsäureanhydrid modifiziertes alpha-Olefm-Polymer. Solche Carbonsäureanhydrid modifizierten alpha-Olefin-Polymere sind beispielsweise aus der W02018037037A1 bekannt. Die vorgenannten Polyester sind von den weiter oben beschriebenen Polyestercarbonaten zu unterscheiden. Bei den Polyestem im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere um solche, die in den Abschnitten [0131] bis [0138] der US 2014/357769 Al beschrieben sind. Der Anteil an Polyester in der Formmasse beträgt maximal 0,9 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere bevorzugt maximal 0,1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0 bis 0,1 Gew.-%. Ganz insbesondere bevorzugt beträgt der Anteil an Polyester in der Formmasse 0 Gew.-%. These other ingredients are, for example, other fillers customary for polycarbonate molding compositions, other thermoplastics, for example acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers or polyester, or other additives such as UV stabilizers, IR stabilizers, thermal stabilizers, antistatic agents, dyes and pigments in the usual amounts become; if necessary, the demolding behavior, the flow behavior, and / or the flame resistance can be improved by adding external mold release agents, flow agents, and / or flame retardants (e.g. alkyl and aryl phosphites, phosphates, phosphines, low molecular weight carboxylic acid esters, halogen compounds, salts) , Chalk, quartz powder, glass and carbon fibers, pigments and their combinations, such compounds are described, for example, in WO 99/55772, pp. 15-25, and in "Plastics Additives", R. Gächter and H. Müller, Hanser Publishers 1983.) A carboxylic anhydride-modified alpha-olefin polymer, in particular a maleic anhydride-modified alpha-olefin polymer is preferred as the stabilizer, such carboxylic anhydride-modified alpha-olefin polymers being known, for example, from WO2018037037A1. The aforementioned polyesters are to be distinguished from the polyester carbonates described above. The polyesters in the sense of the present invention are in particular those described in the sections [0131] to [0138] of US 2014/357769 A1. The proportion of polyester in the molding composition is at most 0.9% by weight, preferably at most 0.5% by weight, particularly preferably at most 0.2% by weight, particularly preferably at most 0.1% by weight, entirely particularly preferably from 0 to 0.1% by weight. The proportion of polyester in the molding composition is very particularly preferably 0% by weight.
Geeignete Additive sind beispielsweise beschrieben in "Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999”, im "Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, München 2001”. Suitable additives are described, for example, in "Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", in "Plastics Additives Handbook, Hans Doubt, Hanser, Munich 2001".
Geeignete Antioxidantien bzw. Thermostabilisatoren sind beispielsweise: Suitable antioxidants or thermal stabilizers are, for example:
Alkylierte Monophenole, Alkylthiomethylphenole, Hydrochinone und alkylierte Hydrochinone, Tocopherole, Hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole, O-, N- und S- Benzylverbindungen, Hydroxybenzylierte Malonate, Aromatische Hydroxybenzylverbindungen, Triazinverbindungen, Acylaminophenole, Ester von ß-(3,5-Di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionsäure, Ester von ß-(5-tert-Butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)propionsäure, Ester von ß-(3,5-Dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, Ester von 3,5-Di-tert-butyl-4- hydroxyphenylessigsäure, Amide der ß-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, geeignete Thiosynergisten, sekundäre Antioxidantien, Phosphite und Phosphonite, Benzofuranone und Indolinone. Alkylated monophenols, alkylthiomethylphenols, hydroquinones and alkylated hydroquinones, tocopherols, hydroxylated thiodiphenyl ethers, alkylidene bisphenols, O-, N- and S-benzyl compounds, hydroxybenzylated malonates, aromatic hydroxybenzyl compounds, triazine compounds, acylaminophenols (3,5-esters of ß-β- (esters of ß-β- butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of ß- (5-tert-butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) propionic acid, esters of ß- (3,5-dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of 3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylacetic acid, amides of ß- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, suitable thiosynergists, secondary antioxidants, phosphites and phosphonites, benzofuranones and indolinones.
Bevorzugt sind organische Phosphite, Phosphonate und Phosphane, meist solche bei denen die organischen Reste völlig oder teilweise aus gegebenenfalls substituierten aromatischen Resten bestehen. Organic phosphites, phosphonates and phosphanes are preferred, mostly those in which the organic radicals consist wholly or partly of optionally substituted aromatic radicals.
Als Komplexierungsmittel für Schwermetalle und zur Neutralisation von Alkalispuren sind o/m Phosphorsäuren, ganz oder teilweise veresterte Phosphate oder Phosphite geeignet. Suitable complexing agents for heavy metals and for neutralizing traces of alkali are o / m phosphoric acids, fully or partially esterified phosphates or phosphites.
Als Lichtschutzmittel (UV- Absorber) sind geeignet 2-(2'-Hydroxyphenyl)benzotriazole, 2- Hydroxybenzophenone, Ester von substituierten und unsubstituierten Benzoesäuren, Acrylate, sterisch gehinderte Amine, Oxamide sowie 2-(Hydroxyphenyl)-l,3,5-triazine bzw substituierte Hydroxyalkoxyphenyl, 1,3,5-triazole, bevorzugt sind substituierte Benzotriazole wie z. B. 2-(2'- hydroxy-5'-methyl-phenyl)-benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-t-butyl-phenyl)benzotriazol, 2-(2'- hydroxy-3'-tert.-butyl-5'-methyl-phenyl)-5-chlorobenzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'-tert.-butyl- phenyl)-5-chlorobenzotriazol, 2-(2'-hydroxy-5'-tert.-octylphenyl)benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'- di-tert.-amylphenyl)benzotriazol, 2-[2'-hydroxy-3'-(3",4",5",6"-tetrahydrophthalimido-ehyl)-5'- methylphenylj-benzotriazol und 2,2'-methylenebis[4-(l,l,3,3-tetramethylbutyl)-6-(2H- benzotriazol-2-yl)phenol] . Suitable light stabilizers (UV absorbers) are 2- (2'-hydroxyphenyl) benzotriazoles, 2-hydroxybenzophenones, esters of substituted and unsubstituted benzoic acids, acrylates, sterically hindered amines, oxamides and 2- (hydroxyphenyl) -l, 3,5- triazines or substituted hydroxyalkoxyphenyl, 1,3,5-triazoles, substituted benzotriazoles such as, for. B. 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3 ', 5'-di-t-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2'- hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methyl-phenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3 ', 5'-tert-butyl-phenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5'-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3 ', 5'-di-tert-amylphenyl) benzotriazole, 2- [2'-hydroxy-3'- (3 ", 4", 5 ", 6" -tetrahydrophthalimido-ethyl) -5'- methylphenylj-benzotriazole and 2,2'-methylenebis [4- (l, l, 3,3-tetramethylbutyl) -6- (2H-benzotriazol-2-yl) phenol].
Polypropylenglykole allein oder in Kombination mit z. B. Sulfonen oder Sulfonamiden als Stabilisatoren können gegen die Schädigung durch Gamma- Strahlen verwendet werden. Polypropylene glycols alone or in combination with e.g. B. sulfones or sulfonamides as stabilizers can be used against damage by gamma rays.
Diese und andere Stabilisatoren können einzeln oder in Kombinationen verwendet werden und in den genannten Formen dem Polycarbonat zugesetzt werden. These and other stabilizers can be used individually or in combinations and can be added to the polycarbonate in the stated forms.
Außerdem können Verarbeitungshilfsmitel wie Entformungsmittel, meist Derivate langkettiger Fetsäuren, zugesetzt werden. Bevorzugt sind z. B. Pentaerythrittetrastearat und Glycerinmonostearat. Sie werden allein oder im Gemisch eingesetzt. Processing aids such as mold release agents, usually derivatives of long-chain fatty acids, can also be added. Z are preferred. B. pentaerythritol tetrastearate and glycerol monostearate. They are used alone or in a mixture.
Geeignete flammhemmende Additive sind Phosphatester, d. h. Triphenylphosphat, Resorcindiphosphorsäureester, bromhaltige Verbindungen, wie bromierte Phosphorsäureester, bromierte Oligocarbonate und Polycarbonate, sowie bevorzugt Salze fluorierter organischer Sulfonsäuren. Suitable flame retardant additives are phosphate esters, i.e. H. Triphenyl phosphate, resorcinol diphosphoric esters, bromine-containing compounds such as brominated phosphoric esters, brominated oligocarbonates and polycarbonates, and preferably salts of fluorinated organic sulfonic acids.
Geeignete Schlagzähmacher sind Butadienkautschuk mit aufgepfropftem Styrol-Acrylnitril oder Methylmethacrylat, Ethylen-Propylen-Kautschuke mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid, Ethyl- und Butylacrylatkautschuke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol- Acrylnitril, interpenetrierende Siloxan- und Acrylat-Netzwerke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol- Acrylnitril. Suitable impact modifiers are butadiene rubber with grafted-on styrene-acrylonitrile or methyl methacrylate, ethylene-propylene rubbers with grafted-on maleic anhydride, ethyl- and butyl-acrylate rubbers with grafted-on methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile, interpenetrating siloxane-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-acrylate-or acrylate-nitrate networks.
Des weiteren können Farbmittel, wie organische Farbstoffe oder Pigmente oder anorganische Pigmente, IR-Absorber, einzeln, im Gemisch oder auch in Kombination mit Stabilisatoren, Glasfasern, Glas(hohl)kugeln, anorganischen, insbesondere mineralischen, Füllstoffen zugesetzt werden, wobei von diesen mineralischen Füllstoffen auch die Verstärkungsfüllstoffe, insbesondere Titandioxid (T1O2), Talkum (Mg3Si40io(OH)2), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit ALi[(OF[)8|Si40io] und Wollastonit Ca3[Si309], ganz insbesondere Titandioxid (T1O2) und Talkum (Mg3Si40io(OH)2) umfasst sind. Furthermore, colorants, such as organic dyes or pigments or inorganic pigments, IR absorbers, individually, in a mixture or in combination with stabilizers, glass fibers, glass (hollow) spheres, inorganic, in particular mineral, fillers can be added, of which mineral Fillers also include the reinforcing fillers, in particular titanium dioxide (T1O2), talc (Mg3Si40io (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALi [(OF [) 8 | Si40io] and wollastonite Ca3 [Si309], very particularly titanium dioxide (T1O2 ) and talc (Mg3Si40io (OH) 2) are included.
Die erfindungsgemäße Polycarbonatformmasse, gegebenenfalls in Abmischung mit anderen Thermoplasten und/oder üblichen Additiven, kann überall dort eingesetzt werden, wo bereits bekannte Polycarbonatformmassen eingesetzt werden. The polycarbonate molding composition according to the invention, optionally in a mixture with other thermoplastics and / or customary additives, can be used wherever known polycarbonate molding compositions are used.
Ein kontinuierlicher Einwellenkneter weist eine einzelne rotierende Schneckenwelle auf, die synchron zur Rotation eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt, sodass eine oszillierende Bewegung, insbesondere eine sinusförmige oszillierende Hin- und Herbewegung, resultiert. Die maximale Länge der Strecke in axialer Richtung, die die Schneckenwelle bei der Hinbewegung oder auch der Herbewegung zurücklegt, wird auch Hub genannt, wobei die Länge der Strecke, die die Schneckenwelle bei der Hinbewegung zurücklegt gleich der Länge der Strecke ist, die Schneckenwelle bei der Herbewegung zurücklegt. A continuous single-shaft kneader has a single rotating worm shaft which performs an axial back-and-forth movement in synchronism with the rotation, so that an oscillating movement, in particular a sinusoidal oscillating back-and-forth movement, results. The maximum length of the distance in the axial direction that the worm shaft moves during the outward movement or also travels the movement, is also called stroke, the length of the distance covered by the worm shaft during the forward movement being equal to the length of the distance covered by the worm shaft during the moving movement.
Auf der Schneckenwelle eines kontinuierlichen Einwellenkneters befindet sich eine Schneckenbesatz mit einem Schneckenprofil ähnlich dem Profil der Schnecke eines Einwellenextruders, wie er üblicherweise zur Extrusion von plastischen Formmassen eingesetzt wird, allerdings mit dem Unterschied, dass die Schneckenelemente im überwiegenden Teil des kontinuierlichen Einwellenkneters unterbrochen und damit unterteilt sind, sodass sich sogenannte Knetflügel ausbilden. Der Schneckenbesatz eines kontinuierlichen Einwellenkneters besteht aus Schneckenelementen, welche modular auf der Schneckenwelle angeordnet werden können. Die Schneckenelemente können verschiedene Längen besitzen sowie Knetflügeprofile mit verschiedenen Geometrien und Steigungen aufweisen. Verwendet werden können sowohl 3- als auch 4-flügelige Schneckenelemente. On the screw shaft of a continuous single-shaft kneader there is a screw stock with a screw profile similar to the profile of the screw of a single-shaft extruder, as is usually used for the extrusion of plastic molding compounds, but with the difference that the screw elements are interrupted and thus divided in the majority of the continuous single-shaft kneader are so that so-called kneading wings are formed. The screw set of a continuous single-shaft kneader consists of screw elements that can be arranged modularly on the screw shaft. The screw elements can have different lengths and have kneading flight profiles with different geometries and pitches. Both 3- and 4-wing screw elements can be used.
Im die Schneckenwelle umschließenden Gehäuse befinden sich Knetbolzen, welche ortsfest montiert sind. Üblicherweise befinden sich 3 Reihen (3-flügelig) oder 4 Reihen (4-flügelig) von Knetbolzen entlang des Gehäuses des kontinuierlichen Einwellenkneters. Die Knetbolzen können beispielsweise einen runden oder einen rautenförmigen Querschnitt sowie unterschiedliche Längen und Querschnittsflächenaufweisen. Kneading bolts are located in the housing surrounding the worm shaft and are mounted in a fixed position. Usually there are 3 rows (3-wing) or 4 rows (4-wing) of kneading pins along the housing of the continuous single-shaft kneader. The kneading pins can have, for example, a round or a diamond-shaped cross section and different lengths and cross-sectional areas.
Das Gehäuse und die Schneckenwelle des kontinuierlichen Einwellenkneters können sowohl beheizbar als auch kühlbar ausgeführt sein. The housing and the screw shaft of the continuous single-shaft kneader can be designed to be both heatable and coolable.
Der Außendurchmessers eines Schneckenelements wird auch als DA bezeichnet. Der Kemradius eines Schneckenelements wird als DI bezeichnet. The outside diameter of a screw element is also referred to as a DA. The core radius of a screw element is called DI.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das L/D-Verhältnis der Quotient aus der Länge des Abschnitts der Schneckenwelle, der mit Schneckenelementen besetzt ist, und dem Außendurchmesser eines Schneckenelements. In the sense of the present invention, the L / D ratio is the quotient of the length of the section of the screw shaft which is occupied by screw elements and the outer diameter of a screw element.
Zum Austrag der Schmelze aus dem kontinuierlichen Einwellenkneter, z.B. über eine Düsenplatte, wird üblicherweise ein separates Austragsorgan verwendet, da der kontinuierliche Einwellenkneter selbst nicht genügend Druck zur Überwindung der Düsenplatte erzeugen kann. Bei dem Austragsorgan kann es sich zum Beispiel um einen Einwellenextruder, einen Zweiwellenextruder oder um eine Schmelzepumpe handeln. Diese Austragsorgane befinden sich hinter dem kontinuierlichen Einwellenkneter, bevorzugt unmittelbar hinter dem kontinuierlichen Einwellenkneter, möglicherweise aber auch von diesem noch beabstandet durch einen Fallschacht oder einen Flansch. Kontinuierliche Einwellenkneter an und für sich sind beispielsweise bekannt aus: DE1908414A1, DD71190A, sowie aus dem Buch„Einführung in die Kunststoffverarbeitung“, Carl Hanser Verlag, München, 8. Auflage, 2017, Seiten 104-105, der Veröffentlichung„Der Ko-Kneter in der Plastik- Industrie“ in der Zeitschrift Schweizer Maschinenmarkt, 1960, Seiten 54-61 und dem Buch„Mixing in polymer processing“, Marcel Dekker Inc., 1991, Seiten 200-219. A separate discharge device is usually used to discharge the melt from the continuous single-shaft kneader, for example via a nozzle plate, since the continuous single-shaft kneader itself cannot generate enough pressure to overcome the nozzle plate. The discharge device can be, for example, a single-screw extruder, a twin-screw extruder or a melt pump. These discharge elements are located behind the continuous single-shaft kneader, preferably directly behind the continuous single-shaft kneader, but possibly also at a distance from it by a chute or a flange. Continuous single-shaft kneaders in and of themselves are known, for example, from: DE1908414A1, DD71190A, as well as from the book “Introduction to plastics processing”, Carl Hanser Verlag, Munich, 8th edition, 2017, pages 104-105, the publication “Der Ko-Kneter in the plastics industry ”in the magazine Schweizer Maschinenmarkt, 1960, pages 54-61 and the book“ Mixing in polymer processing ”, Marcel Dekker Inc., 1991, pages 200-219.
Auch ist z.B. aus dem Buch„Einführung in die Kunststoffverarbeitung“, Carl Hanser Verlag, München, 8. Auflage, 2017, Seiten 104-105 und dem Buch„Mixing in polymer processing“, Marcel Dekker Inc., 1991, Seiten 200-219 bekannt, dass kontinuierliche Einwellenkneter eine gute distributive Mischwirkung erbringen. Also e.g. from the book “Introduction to plastics processing”, Carl Hanser Verlag, Munich, 8th edition, 2017, pages 104-105 and the book “Mixing in polymer processing”, Marcel Dekker Inc., 1991, pages 200-219 continuous single-shaft kneaders produce a good distributive mixing effect.
Jedoch ist im Stand der Technik nicht offenbart, dass mit kontinuierliche Einschneckenkneter eine verbesserte dispersive Mischung erzielt werden kann, also eine Mischung, bei der Teilchen nicht nur in einem Volumen verteilt werden, sondern diese Teilchen zusätzlich noch zerkleinert werden. Auch ist nirgendwo im Stand der Technik offenbart, dass es mit einem kontinuierlichen Einwellenkneter möglich ist, eine Polycarbonatformmasse enthaltend einen Verstärkungsfüllstoff herzustellen, die verbesserte Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist im Stand der Technik nirgendwo ein Verfahren zur Herstellung einer Polycarbonatformmasse enthaltend einen Verstärkungsfüllstoff offenbart, bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (TiCE), Talkum (Mg3SiiOio(OH)2), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit ALt[(OH)g|Si40io] und Wollastonit CastShCk], bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2) und Talkum (Mg3Si40io(OH)2), wobei der Gehalt an Verstärkungsfüllstoff 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugtl2 bis 32 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.- %beträgt, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Polycarbonatformmasse, und wobei die Polycarbonatformmasse mittels eines kontinuierlichen Einwellenkneters hergestellt ist. However, it is not disclosed in the prior art that an improved dispersive mixture can be achieved with continuous single-screw kneaders, that is to say a mixture in which particles are not only distributed in one volume, but these particles are additionally comminuted. Nowhere is it disclosed in the prior art that it is possible with a continuous single-shaft kneader to produce a polycarbonate molding composition containing a reinforcing filler which has improved properties. In particular, nowhere in the prior art is a method for producing a polycarbonate molding composition containing a reinforcing filler disclosed, preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (TiCE), talc (Mg3SiiOio (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2 , Kaolinite ALt [(OH) g | Si 4 0io] and wollastonite CastShCk], preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) and talc (Mg 3 Si 4 0io (OH) 2 ), the Reinforcing filler content is 3 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, particularly preferably 12 to 32% by weight, very particularly preferably 15 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the polycarbonate molding composition, and wherein the polycarbonate molding composition is produced by means of a continuous single-shaft kneader.
Eine solche erfindungsgemäß hergestellte Polycarbonatformmasse weist bessere Eigenschaften auf als Polycarbonatformmassen, die als Polycarbonatformmassen, die mit Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, wobei die Polycarbonatformmassen, die nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, die gleichen Bestandteile in denselben Anteilen aufweisen, wie die erfindungsgemäß hergestellte Polycarbonatformmasse. Such a polycarbonate molding composition produced in accordance with the invention has better properties than polycarbonate molding compositions which are compared to polycarbonate molding compositions which have been produced by processes according to the prior art, the polycarbonate molding compositions which have been produced according to the prior art having the same constituents in the same proportions as that Polycarbonate molding composition produced according to the invention.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird ein kontinuierlicher Einwellenkneter mit einem DA/Hub- Verhältnis von 4 bis 7, besonders bevorzugt von 5,5 bis 6,7. According to the invention, preference is given to a continuous single-shaft kneader with a DA / stroke ratio of 4 to 7, particularly preferably 5.5 to 6.7.
Weiter erfindungsgemäß bevorzugt weist der kontinuierliche Einwellenkneter ein L/D- Verhältnis von 9 bis 27, besonders bevorzugt von 15 bis 21 auf. Weiter erfindungsgemäß bevorzugt weist der kontinuierliche Einwellenkneter ein DA/DI- Verhältnis von 1,5 bis 1,8 auf, besonders bevorzugt von 1,55 bis 1,71. Further preferably according to the invention, the continuous single-shaft kneader has an L / D ratio of 9 to 27, particularly preferably 15 to 21. Further preferably according to the invention, the continuous single-shaft kneader has a DA / DI ratio of 1.5 to 1.8, particularly preferably 1.55 to 1.71.
Weiter erfindungsgemäß bevorzugt weisen die Schneckenelemente des kontinuierlichen Einwellenkneters einen Außendurchmesser DA von 30 bis 200 mm auf. Weiter erfindungsgemäß bevorzugt weist der kontinuierliche Einwellenkneter eine Gangtiefe, definiert als (DA - DI)/2, von 5 bis 92 mm auf. According to the invention, the screw elements of the continuous single-shaft kneader preferably have an outer diameter DA of 30 to 200 mm. Further preferably according to the invention, the continuous single-shaft kneader has a flight depth, defined as (DA-DI) / 2, of 5 to 92 mm.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten kontinuierlichen Einwellenkneter kann es sich beispielsweise um einen Buss Ko-Kneter mit den Bezeichnungen Mx oder MKS oder MDK der Firma Buss AG (Schweiz) als auch um Einwellenkneter mit der Bezeichnung SJW der Fa. Xinda (China) sowie Einwellenkneter mit der Bezeichnung CK der Fa. X-Compound (Schweiz) handeln. The continuous single-shaft kneader used according to the invention can be, for example, a Buss co-kneader with the designations Mx or MKS or MDK from Buss AG (Switzerland) as well as single-shaft kneaders with the designation SJW from Xinda (China) and single-shaft kneaders with the Trade name CK from X-Compound (Switzerland).
Auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Formmasse, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. The present invention also relates to a molding composition which is produced by the process according to the invention.
Die Formmasse ist nach Abkühlung auf Umgebungstemperatur ohne weitere Verarbeitung zur direkten Verwendung zum Spritzguss verwendbar. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Formmasse zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines durch Spritzguss erhältlichen Gegenstands oder einer durch Extrusion der Formmasse erhältlichen Folie oder Platte, oder eines Reflektors für eine Leuchte oder eines Strukturbauteils, beispielsweise für den Automobilbau. After cooling to ambient temperature, the molding compound can be used for direct injection molding without further processing. The invention furthermore relates to the use of the molding composition according to the invention for the production of a molding, in particular an object obtainable by injection molding or a film or plate obtainable by extrusion of the molding composition, or a reflector for a lamp or a structural component, for example for automobile construction.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert, ohne dass die Erfindung dadurch auf diese Beispiele beschränkt werden soll. The invention is explained below using examples, without the invention being restricted thereby to these examples.
Beispiele Examples
Die in den Vergleichsbeispielen 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 und 5.2 beschriebenen Versuche wurden mit einem Doppelschneckenextruder ZE60A UTXi der Firma KraussMaffei Berstorff GmbH durchgeführt. Der verwendete Doppelschneckenextruder besitzt einen Gehäuseinnendurchmesser von 65 mm und ein L/D- Verhältnis von 43. Den prinzipiellen Aufbau des verwendeten Extruders zeigt Figur 1. Der Doppelschneckenextruder weist ein aus 11 Teilen bestehendes Gehäuse auf, in welchem 2 gleichsinnig drehende, miteinander kämmende Wellen (nicht gezeigt) angeordnet sind. The tests described in comparative examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2 were carried out using a ZE60A UTXi twin-screw extruder from KraussMaffei Berstorff GmbH. The twin-screw extruder used has an inside diameter of 65 mm and an L / D ratio of 43. The basic structure of the extruder used is shown in FIG. 1. The twin-screw extruder has a housing consisting of 11 parts, in which 2 co-rotating shafts meshing with each other ( not shown) are arranged.
In den Beispielen 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 und 5.2 erfolgte die Dosierung aller Bestandteile der Polycarbonatformmasse über den Haupteinzug in Gehäuse 2 über den abgebildeten Einzugstrichter 1. In Examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2, all components of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 2 via the intake funnel 1 shown.
Im Bereich der Gehäuse 2 bis 7 befindet sich eine Förderzone für ein Polycarbonatgranulat, ein Titandioxidpulver sowie die übrigen Formmassenbestandteile. In the area of the housings 2 to 7 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
Im Bereich des Gehäuses 8 befindet sich eine Plastifizierzone, welche aus verschiedenen zwei- und dreigängigen Knetblöcken verschiedener Breite sowie Zahnblöcken besteht. In the area of the housing 8 there is a plasticizing zone which consists of different two- and three-course kneading blocks of different widths as well as tooth blocks.
Im Bereich der Gehäuse 9 bis 10 befindet sich eine Mischzone, welche aus Knetelementen, Zahnblöcken und Förderelementen besteht. In the area of the housings 9 to 10 there is a mixing zone which consists of kneading elements, tooth blocks and conveying elements.
In Gehäuseteil 11 befindet sich die Entgasungsöffnung 13, welche an eine Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. The degassing opening 13 is located in the housing part 11 and is connected to a suction device (not shown).
In Gehäuse 12 befindet sich die Druckaufbauzone und im Anschluss daran eine Düsenplatte mit 29 Löchern. The pressure build-up zone is located in housing 12, followed by a nozzle plate with 29 holes.
In den Beispielen 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 und 5.2 wurden Polycarbonatgranulat und eine Pulvermischung enthaltend Titandioxidpulver mittels handelsüblicher gravimetrischer Differentialdosierwaagen in den Einzugstrichter 1 dosiert. In examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2, polycarbonate granules and a powder mixture containing titanium dioxide powder were metered into the feed hopper 1 by means of commercially available gravimetric differential metering scales.
Die Granulierung erfolgte in den Beispielen 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 und 5.2 als Stranggranulierung nach Wasserbadkühlung. In Examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2, the granulation was carried out as strand granulation after water bath cooling.
Die Messung der Schmelzetemperatur erfolgte in den Beispielen 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 und 5.2 mittels Einstechen eines Thermoelements in die austretende Schmelze des mittleren Schmelzestrangs direkt vor der Düse. The measurement of the melt temperature was carried out in Examples 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 5.1 and 5.2 by inserting a thermocouple into the emerging melt of the middle melt strand directly in front of the nozzle.
Die in den erfindungsgemäßen Beispielen 2.1, 2.2, 4, 6 und 7 beschriebenen Versuche wurden mit einem kontinuierlichen Einwellenkneter vom Typ Ko-Kneter Mx 58 der Fa. Buss AG durchgeführt. Der verwendete Ko-Kneter besitzt einen Gehäuseinnendurchmesser von 58,4 mm, einen Schneckenelemente-Außendurchmesser DA von 57,7 mm im Bereich von Lagerstellen, einen Schneckenelemente-Außendurchmesser DA von 56,3 mm im Bereich außerhalb der Lagerstellen, ein L/D-Verhältnis von 15, ein DA/DI- Verhältnis von 1,55 vom Anfang der Ko-Kneterwelle bis zum Stauring am Ende der Aufschmelzzone, ein DA/DI- Verhältnis von 1,71 nach dem Stauring bis zum Ender der Ko-Kneterwelle sowie ein DA/Hub-Verhältnis von 5,5. Die Gesamtlänge der Bereiche der Lagerstellen beträgt dabei ca. 15 % der Gesamtlänge der Schneckenwelle des kontinuierlichen Einwellenkneters . The experiments described in Examples 2.1, 2.2, 4, 6 and 7 according to the invention were carried out with a continuous single-shaft kneader of the type Ko-Kneader Mx 58 from Buss AG. The co-kneader used has an inside diameter of 58.4 mm, an outside screw element diameter DA of 57.7 mm in the area of the bearing points, an outside screw element diameter DA of 56.3 mm in the area outside the bearing points, an L / D Ratio of 15, a DA / DI ratio of 1.55 from the start of the kneader shaft to the accumulation ring at the end of the melting zone, a DA / DI ratio of 1.71 after the accumulation ring to the end of the kneader shaft and a DA / stroke ratio of 5.5. The total length of the areas of the bearing points is approximately 15% of the total length of the screw shaft of the continuous single-shaft kneader.
Den prinzipiellen Aufbau des verwendeten kontinuierlichen Einwellenkneters zeigt Figur 2. Der kontinuierliche Einwellenkneter weist ein aus 3 Teilen bestehendes Gehäuse auf, in welchem eine sich drehende und gleichzeitig eine axiale Hin- und Herbewegung ausführende Schneckenwelle (nicht gezeigt) angeordnet ist. Die Formmassenbestandteile können dem kontinuierlichen Einwellenkneter über die Einzugstrichter 14 und 15 zugeführt werden. The basic structure of the continuous single-shaft kneader used is shown in FIG. 2. The continuous single-shaft kneader has a housing consisting of 3 parts, in which a rotating screw shaft (not shown) which simultaneously executes an axial back and forth movement is arranged. The molding compound components can be fed to the continuous single-shaft kneader via the feed funnels 14 and 15.
Zum Austrag der Schmelze aus dem kontinuierlichen Einwellenkneter wird ein Einschneckenextruder (nicht in Figur 2 gezeigt) mit einem Gehäuseinnendurchmesser von 110 mm und einem L/D-Verhältnis von 6 verwendet. Der Einschneckenextruder ist direkt an den kontinuierlichen Einwellenkneter angeflanscht und dient lediglich dem Druckaufbau zur Granulierung der Polycarbonatformmasse. Am Ende des Einschneckenextruders befindet sich eine Düsenplatte mit einem Durchmesser von 118,5 mm zur Ausformung von Schmelzesträngen. In der Düsenplatte befinden sich 66 Bohrungen mit jeweils 3 mm Durchmesser zum Austrag der Schmelze. Die Granulierung der aus der Düsenplatte austretenden Schmelzestränge erfolgte mittels Heißabschlagsgranulierung. A single-screw extruder (not shown in FIG. 2) with an inner housing diameter of 110 mm and an L / D ratio of 6 is used to discharge the melt from the continuous single-shaft kneader. The single-screw extruder is flanged directly to the continuous single-shaft kneader and is only used to build up pressure to granulate the polycarbonate molding compound. At the end of the single-screw extruder there is a die plate with a diameter of 118.5 mm for the formation of melt strands. There are 66 holes in the nozzle plate, each with a diameter of 3 mm, for discharging the melt. The melt strands emerging from the nozzle plate were granulated by means of hot-cut granulation.
In den Beispielen 2.1 und 2.2 erfolgte die Dosierung aller Bestandteile der Polycarbonatformmasse über den Haupteinzug des kontinuierlichen Einwellenkneters in Gehäuse 16 über den abgebildeten Einzugstrichter 14. In Examples 2.1 and 2.2, all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake of the continuous single-shaft kneader in housing 16 via the feed hopper 14 shown.
Im Bereich des Gehäuses 16 befindet sich eine Förderzone für ein Polycarbonatgranulat, ein Titandioxidpulver sowie die übrigen Formmassenbestandteile. In the area of the housing 16 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
Im Bereich des Gehäuses 17 befindet sich eine Plastifizierzone bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen. Am Ende der Plastifizierzone direkt vor der Entlüftungsöffnung 19 befindet sich ein Stauring mit einem Innendurchmesser von 43 mm. In the area of the housing 17 there is a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements. At the end of the plasticizing zone directly in front of the ventilation opening 19 there is a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
Im Bereich des Gehäuses 18 befinden sich eine Förderzone bestehend aus Förderelementen sowie zwei Mischzonen bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen; eine am Anfang und eine am Ende des Gehäuses. Weiterhin befindet sich in Gehäuse 18 zwischen den Mischzonen eine Entgasungszone welche aus Förderelementen besteht. In Gehäuseteil 18 befindet sich die Entgasungsöffhung 20, welche an eine Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. In the area of the housing 18 there is a conveying zone consisting of conveying elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements. In the housing part 18 there is the degassing opening 20, which is connected to a suction device (not shown).
Im Beispiel 4 erfolgte die Dosierung aller Bestandteile der Polycarbonatformmasse über den Haupteinzug in Gehäuse 16 über den abgebildeten Einzugstrichter 14. In Example 4, all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown.
Im Bereich des Gehäuses 16 befindet sich eine Förderzone für ein Polycarbonatgranulat, ein Titandioxidpulver sowie die übrigen Formmassenbestandteile. In the area of the housing 16 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
Im Bereich des Gehäuses 17 befindet sich eine Plastifizierzone bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen. Am Ende der Plastifizierzone direkt vor der Entlüftungsöffnung 19 befindet sich ein Stauring mit einem Innendurchmesser von 43 mm. In the area of the housing 17 there is a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements. At the end of the plasticizing zone directly in front of the ventilation opening 19 there is a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
Im Bereich des Gehäuses 18 befinden sich eine Förderzone bestehend aus Förderelementen sowie zwei Mischzonen bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen; eine am Anfang und eine am Ende des Gehäuses. Weiterhin befindet sich in Gehäuse 18 zwischen den Mischzonen eine Entgasungszone welche aus Förderelementen besteht. In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
In Gehäuseteil 18 befindet sich die Entgasungsöffhung 20, welche an eine Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. In the housing part 18 there is the degassing opening 20, which is connected to a suction device (not shown).
Im Beispiel 6 erfolgte die Dosierung aller Bestandteile der Polycarbonatformmasse über den Haupteinzug in Gehäuse 16 über den abgebildeten Einzugstrichter 14. In Example 6, all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown.
Im Bereich des Gehäuses 16 befindet sich eine Förderzone für ein Polycarbonatgranulat, ein Titandioxidpulver sowie die übrigen Formmassenbestandteile. In the area of the housing 16 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate, a titanium dioxide powder and the other molding compound components.
Im Bereich des Gehäuses 17 befindet sich eine Plastifizierzone bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen. Am Ende der Plastifizierzone direkt vor der Entlüftungsöffnung 19 befindet sich ein Stauring mit einem Innendurchmesser von 43 mm. In the area of the housing 17 there is a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements. At the end of the plasticizing zone directly in front of the ventilation opening 19 there is a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
Im Bereich des Gehäuses 18 befinden sich eine Förderzone bestehend aus Förderelementen sowie zwei Mischzonen bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen; eine am Anfang und eine am Ende des Gehäuses. Weiterhin befindet sich in Gehäuse 18 zwischen den Mischzonen eine Entgasungszone welche aus Förderelementen besteht. In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
In Gehäuseteil 18 befindet sich die Entgasungsöffhung 20, welche an eine Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. In the housing part 18 there is the degassing opening 20, which is connected to a suction device (not shown).
Im Beispiel 7 erfolgte die Dosierung aller Bestandteile der Polycarbonatformmasse über den Haupteinzug in Gehäuse 16 über den abgebildeten Einzugstrichter 14. Im Bereich des Gehäuses 16 befindet sich eine Förderzone für ein Polycarbonatgranulat und das T itandioxidpulver. In Example 7, all of the constituents of the polycarbonate molding composition were metered in via the main intake in housing 16 via the intake funnel 14 shown. In the area of the housing 16 there is a conveying zone for a polycarbonate granulate and the titanium dioxide powder.
Im Bereich des Gehäuses 17 befindet sich eine Plastifizierzone bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen. Am Ende der Plastifizierzone direkt vor der Entlüftungsöffnung 19 befindet sich ein Stauring mit einem Innendurchmesser von 43 mm. In the area of the housing 17 there is a plasticizing zone consisting of various mixing and kneading elements. At the end of the plasticizing zone directly in front of the ventilation opening 19 there is a retaining ring with an inside diameter of 43 mm.
Im Bereich des Gehäuses 18 befinden sich eine Förderzone bestehend aus Förderelementen sowie zwei Mischzonen bestehend aus verschiedenen Misch- und Knetelementen; eine am Anfang und eine am Ende des Gehäuses. Weiterhin befindet sich in Gehäuse 18 zwischen den Mischzonen eine Entgasungszone welche aus Förderelementen besteht. In the area of the housing 18 there is a conveyor zone consisting of conveyor elements and two mixing zones consisting of different mixing and kneading elements; one at the beginning and one at the end of the case. Furthermore, there is a degassing zone in the housing 18 between the mixing zones, which zone consists of conveying elements.
In Gehäuseteil 18 befindet sich die Entgasungsöffhung 20, welche an eine Absaugvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. In the housing part 18 there is the degassing opening 20, which is connected to a suction device (not shown).
Die in den Beispielen 1.1, 1.2, 2.1 und 2.2 hergestellte Polycarbonatformmasse wurde im Anschluss über ein Spritzgussverfahren zu Platten mit glänzender Oberfläche verarbeitet. The polycarbonate molding compound produced in Examples 1.1, 1.2, 2.1 and 2.2 was then processed into sheets with a glossy surface using an injection molding process.
Die Formkörper wurden durch Spritzgussverarbeitung auf einer Spritzgussmaschine des Typs FM160 von der Firma Klöckner hergestellt. Diese Spritzgussmaschine besitzt einen Zylinderdurchmesser von 45 mm. Dazu wurden die Polymermischungen bei 110 °C innerhalb von 4 Stunden vorgetrocknet. Die Spritzgussverarbeitung erfolgte unter den für Polycarbonate charakteristischen Bedingungen. Bei der Herstellung von Platten einer Größe von 150 mm x 105 mm x 3,2 mm lagen die Masse- oder Schmelzetemperaturen bei 260°C, die Werkzeugtemperatur bei 80°C, die Zykluszeit bei 43 sec, die Einspritzgeschwindigkeit bei 40 mm/sec und der Staudruck bei 150 bar. Für die Herstellung der Platten wurde ein Spritzgusswerkzeug mit Glanzpolitur (ISO NI) verwendet. The moldings were produced by injection molding on an FM160 injection molding machine from Klöckner. This injection molding machine has a cylinder diameter of 45 mm. For this purpose, the polymer mixtures were pre-dried at 110 ° C. within 4 hours. Injection molding was carried out under the conditions characteristic of polycarbonates. In the production of plates with a size of 150 mm x 105 mm x 3.2 mm, the melt or melt temperatures were 260 ° C, the mold temperature 80 ° C, the cycle time 43 seconds, the injection speed 40 mm / sec and the dynamic pressure at 150 bar. An injection mold with glossy polish (ISO NI) was used to manufacture the panels.
Auftretende Defekte auf den Oberflächen von so hergestellten Spritzgusskörpem wurden durch optische Analysenmethoden identifiziert und quantifiziert. Eine geeignete Messmethode zur quantitativen Erfassung der Oberflächendefekte ist die Betrachtung der Formteiloberflächen in einem Auflichtmikroskop - z.B. Zeiss Axioplan 2 motorisiert - durch ein Objektiv mit 2,5-facher Vergrößerung im Hellfeld, bei einer Beleuchtung mit einer Halogen- 100-Lichtquelle. Dabei wurde ein Oberflächenbereich der Größe von 4 cm x 4 cm durch mäanderförmiges Scannen betrachtet und es wurden mit einer CCD-Kamera - z.B. Axiocam HRC - Fotos von dieser Oberfläche erzeugt.. Mit einer Bildauswertesoftware - z.B. KS 300 Zeiss - wurde bei den Fotos die Anzahl und Größe der Oberflächendefekte bestimmt. Alle Oberflächendefekte mit einer Größe von wenigstens 10 pm wurden für die Bestimmung der Anzahl der Oberflächendefekte herangezogen. Die in Tabelle 1 angegebenen Werte für die Anzahl Oberflächendefekte je cm2 stellen den arithmetischen Mittelwert der Anzahl der Defekte von wenigstens 10 mhi aus Messungen an jeweils 3 Spritzgussplatten dar. Defects occurring on the surfaces of injection molded bodies produced in this way were identified and quantified by optical analysis methods. A suitable measuring method for the quantitative detection of surface defects is the observation of the molded part surfaces in a reflected light microscope - e.g. Zeiss Axioplan 2 motorized - through a lens with 2.5x magnification in the bright field, when illuminated with a halogen 100 light source. A surface area of 4 cm x 4 cm was viewed by meandering scanning and photos of this surface were taken with a CCD camera - eg Axiocam HRC. With an image analysis software - eg KS 300 Zeiss - the photos were taken Number and size of the surface defects determined. All surface defects with a size of at least 10 pm were used to determine the number of surface defects. The values given in Table 1 for the number of surface defects per cm 2 represent the arithmetic Average of the number of defects of at least 10 mhi from measurements on 3 injection molding plates each.
Die optisch so festgestellten Oberflächendefekte auf Formteilen aus Polymermischungen mit den oben genannten Zusammensetzungen werden insbesondere durch Agglomerate oder Aggregate von Titandioxidteilchen verursacht, die bei der Compoundierung der Komponenten im Extruder unzureichend zerteilt werden. The optically determined surface defects on molded parts made of polymer mixtures with the above-mentioned compositions are caused in particular by agglomerates or aggregates of titanium dioxide particles which are insufficiently broken up when the components are compounded in the extruder.
Die in den Beispielen 3.1, 3.2 und 4 hergestellte Polycarbonatformmasse wurde im Anschluss zu Flachstäben mit einer Länge von 80 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 3 mm sowie zu Stufenplatten mit einer Länge von 75 mm, einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 2 mm in der flachen Hälfte und 3 mm in der dickeren Hälfte spritzgegossen. An den Flachstäben wurde anschließend die Schlagzähigkeit der Polycarbonatformmasse im Schlagversuch nach DIN EN ISO 179 / leU bei 23 °C und bei -30 °C bestimmt. Es wurden jeweils 10 Prüfkörper geprüft und aus diesen Ergebnissen der arithmetische Mittelwert bestimmt. Die Stufenplatten wurden anschließend mit einer Kamera fotografiert. Die erzeugten Fotos (siehe Figuren 3 bis 5) wurden visuell hinsichtlich Anzahl und Größe von Oberflächendefekten beurteilt und in die Güteklassen 1 (hervorragend) bis 6 (schlecht) eingeteilt (vergleiche Tabelle 2). Für die Herstellung der Fotos wurde die in Figur 10 dargestellte Anordnung verwendet, wobei die Beleuchtung der Platte mittels einer Taschenlampe 23 vom Typ UK 4AA eLED CPO-ES der Fa. Underwater Kinetics mit einer Helligkeit von 130 Lumen mit unmittelbar vor der Lichtquelle angeordnetem Diffusor 24 bestehend aus Pergamentpapier (50 g/m2) von schräg hinten erfolgte. Der Abstand zwischen Lichtquelle und Stufenplatte betrug 20 cm. Das Licht traf in einem Winkel von 30° zur Stufenplattenoberfläche auf den hinteren linken Bereich der Stufenplatte 21 auf. Die Fotos wurden mit einer digitalen Spiegelreflexkamera 22 vom Typ Canon EOS 80D mit einem angebauten Objektiv vom Typ Canon EF Macro 50mm F2.5 sowie einer Blendenzahl von f/5,6, einer Belichtungszeit von 1/250 Sekunden und einer ISO-Filmempfindlichkeit von 100 aufgenommen. Die Kamera wurde dabei in direkter Verlängerung axial zur Lichtquelle ausgerichtet, in einem Winkel von 30° zur Stufenplattenoberfläche geneigt und auf den Bereich der Stufenplatte fokussiert, der unmittelbar an den Bereich der Stufenplatte anschloss, der durch die Lichtquelle beleuchtet wurde. The polycarbonate molding composition produced in Examples 3.1, 3.2 and 4 was subsequently converted into flat bars with a length of 80 mm, a width of 10 mm and a thickness of 3 mm and into step plates with a length of 75 mm, a width of 50 mm and Injection molded to a thickness of 2mm in the flat half and 3mm in the thicker half. The impact strength of the polycarbonate molding composition was then determined on the flat bars in an impact test according to DIN EN ISO 179 / leU at 23 ° C. and at -30 ° C. In each case 10 test specimens were tested and the arithmetic mean was determined from these results. The step plates were then photographed with a camera. The photos produced (see FIGS. 3 to 5) were assessed visually with regard to the number and size of surface defects and divided into quality classes 1 (excellent) to 6 (poor) (see Table 2). The arrangement shown in FIG. 10 was used for the production of the photos, the illumination of the plate using a flashlight 23 of the type UK 4AA eLED CPO-ES from Underwater Kinetics with a brightness of 130 lumens with a diffuser 24 arranged directly in front of the light source consisting of parchment paper (50 g / m 2 ) from diagonally behind. The distance between the light source and the step plate was 20 cm. The light struck the rear left area of the step plate 21 at an angle of 30 ° to the step plate surface. The photos were taken with a Canon EOS 80D digital SLR camera 22 with an attached Canon EF Macro 50mm F2.5 lens and an f / 5.6 aperture, an exposure time of 1/250 seconds and an ISO film speed of 100 added. The camera was aligned axially to the light source, inclined at an angle of 30 ° to the step plate surface and focused on the area of the step plate that directly connected to the area of the step plate that was illuminated by the light source.
Bei den Beispielen 5.1, 5.2, 6 und 7 wurde die Dispergiergüte des Titandioxidpulvers mittels visueller Bewertung von extrudierten Folien bestimmt. Dazu wurden aus der hergestellten Polycarbonatformmasse mittels einer Folienextrusionsanlage, im Wesentlichen bestehend aus einem Einschneckenextruder mit anschließendem Walzwerk, 150 pm dicke Folien hergestellt. Diese Folien wurden anschließend auf einem handelsüblichen Leuchttisch im Durchlicht mit aufgelegtem Maßstab mit einer Kamera vom Typ Canon EOS 80D mit einem angebauten Objektiv vom Typ Canon EF Macro 50mm F2.5 sowie einer Blendenzahl von f/5,6, einer Belichtungszeit von 1/200 Sekunden und einer ISO-Filmempfindlichkeit von 100 fotografiert. Die Kamera wurde dazu in einem 90° Winkel zur Folienoberfläche ausgerichtet und es wurde auf die Folienoberfläche fokussiert. Die Fotos (siehe Figuren 6 bis 9) wurden anschließend visuell hinsichtlich der Anzahl und Größe der sichtbaren nicht vollständig dispergierten Partikel beurteilt und in die Güteklassen 1 (hervorragend) bis 6 (schlecht) eingeteilt (vergleiche Tabelle 2). Für alle Figuren 6 bis 9 gilt: Maßstab: 1 Teilstrich entspricht 1 mm; unvollständig dispergierte Titandioxidpartikel sind als dunkle Stellen im Bild zu erkennen. In Examples 5.1, 5.2, 6 and 7, the dispersion quality of the titanium dioxide powder was determined by means of visual evaluation of extruded foils. For this purpose, 150 μm thick films were produced from the polycarbonate molding compound produced by means of a film extrusion system, consisting essentially of a single-screw extruder with a subsequent rolling mill. These foils were then placed on a commercial light table in transmitted light with an applied scale using a Canon EOS 80D camera with a Canon EF Macro 50mm F2.5 lens and an f / 5.6 aperture, an exposure time of 1/200 seconds and an ISO film speed of 100 photographed. For this purpose, the camera was aligned at a 90 ° angle to the film surface and it was focused on the film surface. The photos (see FIGS. 6 to 9) were then assessed visually with regard to the number and size of the particles which were not fully dispersed and were classified into quality classes 1 (excellent) to 6 (poor) (see Table 2). The following applies to all figures 6 to 9: Scale: 1 graduation corresponds to 1 mm; incompletely dispersed titanium dioxide particles can be seen as dark spots in the image.
Die Mischungsbestandteile, die in den Extruder geführt werden, bestehen bei den Beispielen 1.1, 1.2, 2.1 und 2.2 aus: In Examples 1.1, 1.2, 2.1 and 2.2, the mixture components that are fed into the extruder consist of:
- 93 Gew.-% eines Granulats eines linearen Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A mit einer relativen Viskosität hGbi = 1,24 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) und 93% by weight of a granulate of a linear polycarbonate based on bisphenol A with a relative viscosity h Gb i = 1.24 (measured in CH2Cl2 as solvent at 25 ° C. and at a concentration of 0.5 g / 100 ml) and
- 7 Gew.-% einer Pulvermischung enthaltend 3 Gew.-% eines Titandioxidpulvers (Typ - 7% by weight of a powder mixture containing 3% by weight of a titanium dioxide powder (type
KRONOS 2230 der Fa. Kronos Titan), 3,1982 Gew.-% eines Polycarbonatpulvers eines linearen Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A mit einer relativen Viskosität h Iri = 1,24 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) sowie 0,0018 Gew.-% weitere Farbmittel, 0,4 Gew.% Stabilisatoren und 0,4 Gew.-% Entformungsmittel. KRONOS 2230 from Kronos Titan), 3.1982% by weight of a polycarbonate powder of a linear polycarbonate based on bisphenol A with a relative viscosity h Iri = 1.24 (measured in CH2Cl2 as solvent at 25 ° C. and at a concentration of 0.5 g / 100 ml) and 0.0018% by weight of further colorants, 0.4% by weight of stabilizers and 0.4% by weight of mold release agent.
Die Mischungsbestandteile, die in den Extruder geführt werden, bestehen bei den Beispielen 3.1,The components of the mixture which are fed into the extruder consist in Examples 3.1,
3.2 und 4 aus: 3.2 and 4 from:
- 79,5 Gew.-% eines linearen Co-Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A und Bisphenol TMC im Verhältnis 70 : 30 mol% mit einer relativen Viskosität hGbi =1,255 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) und einer Melt Volume Rate nach ISO 1133 ( 330°C/2,16 kg) von 6,5 cnP/lO min. - 79.5 wt .-% of a linear copolycarbonate based on bisphenol A and bisphenol TMC in a ratio of 70: 30 mol% with a relative viscosity h Gb i = 1.255 (measured in CH2CI2 as a solvent at 25 ° C and at a Concentration of 0.5 g / 100 ml) and a melt volume rate according to ISO 1133 (330 ° C / 2.16 kg) of 6.5 cnP / lO min.
- 10 Gew.-% eines linearen Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A mit einer relativen - 10 wt .-% of a linear polycarbonate based on bisphenol A with a relative
Viskosität hGbi = 1,31 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Viscosity h Gb i = 1.31 (measured in CH2CI2 as solvent at 25 ° C and at a
Konzentration von 0,5 g/100 ml) und Concentration of 0.5 g / 100 ml) and
- 10 Gew.-% eines Titandioxidpulvers (Typ KRONOS 2230 der Fa. Kronos Titan) und 10% by weight of a titanium dioxide powder (type KRONOS 2230 from Kronos Titan) and
- 0,5 Gew.-% eines maleinsäureanhydridgepropften Polyolefin-Copolymers (Typ A-C 907P der Firma Honeywell). 0.5% by weight of a maleic anhydride-grafted polyolefin copolymer (type A-C 907P from Honeywell).
Die Mischungsbestandteile, die in den Extruder geführt werden, bestehen bei den Beispielen 5.1,The components of the mixture which are fed into the extruder consist in Examples 5.1,
5.2 und 6 aus: - 85 Gew.-% eines Granulats eines linearen Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A mit einer relativen Viskosität hGbi = 1,32 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) und 5.2 and 6 from: 85% by weight of a granulate of a linear polycarbonate based on bisphenol A with a relative viscosity h Gb i = 1.32 (measured in CH2Cl2 as solvent at 25 ° C. and at a concentration of 0.5 g / 100 ml) and
- 15 Gew.-% eines Titandioxidpulvers (Typ KRONOS 2230 der Fa. Kronos Titan). 15% by weight of a titanium dioxide powder (type KRONOS 2230 from Kronos Titan).
Die Mischungsbestandteile, die in den Extruder geführt werden, bestehen bei Beispiel 7 aus: In Example 7, the mixture components that are fed into the extruder consist of:
- 70 Gew.-% eines Granulats eines linearen Polycarbonats auf Basis von Bisphenol A mit einer relativen Viskosität hGbi = 1,32 (gemessen in CH2CI2 als Lösungsmittel bei 25°C und bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) und 70% by weight of a granulate of a linear polycarbonate based on bisphenol A with a relative viscosity h Gb i = 1.32 (measured in CH2Cl2 as solvent at 25 ° C. and at a concentration of 0.5 g / 100 ml) and
- 30 Gew.-% eines Titandioxidpulvers (Typ KRONOS 2230 der Fa. Kronos Titan). 30% by weight of a titanium dioxide powder (type KRONOS 2230 from Kronos Titan).
Vergleichsbeispiel 1.1 und 1.2 Comparative Examples 1.1 and 1.2
Die Vergleichsbeispiele 1.1 und 1.2 unterscheiden sich hinsichtlich der Drehzahl des Extruders. In Beispiel 1.1 ist die Extruderdrehzahl 600 1/min, in Beispiel 1.2 250 1/min bei gleichem Durchsatz von jeweils 720 kg/h. Dieser DrehzahL/Durchsatz-Bereich deckt einen für den verwendeten Doppelschneckenextruder üblichen Bereich zwischen niedrigem und hohem Energieeintrag für die compoundierte Formmasse ab. Die Erhöhung der Drehzahl führt nicht zu einer verbesserten Dispergierung, wie man an der höheren Anzahl an Defekten auf der Oberfläche der Spritzgussplatten von Beispiel 1.1 im Vergleich zu den Platten von Beispiel 1.2 erkennen kann (siehe Tabelle 1), allerdings zu einer um 43 °C höheren Schmelzetemperatur, was in für den Fachmann bekannter Weise Polymerabbau begünstigt. Comparative examples 1.1 and 1.2 differ with regard to the speed of the extruder. In example 1.1 the extruder speed is 600 1 / min, in example 1.2 250 1 / min with the same throughput of 720 kg / h each. This speed / throughput range covers a range, customary for the twin-screw extruder used, between low and high energy input for the compounded molding compound. The increase in the speed of rotation does not lead to an improved dispersion, as can be seen from the higher number of defects on the surface of the injection mold plates from Example 1.1 compared to the plates from Example 1.2 (see Table 1), but to around 43 ° C. higher melt temperature, which promotes polymer degradation in a manner known to those skilled in the art.
Beispiele 2.1 und 2.2 (erfindungsgemäß) Examples 2.1 and 2.2 (according to the invention)
Ziel der erfindungsgemäßen Beispiele 2.1 und 2.2 war es, eine mindestens vergleichbare Oberflächengüte wie in den Vergleichsbeispielen 1.1 und 1.2 zu erreichen bei allerdings deutlich niedrigerer Schmelzetemperatur. Dazu wurden Drehzahlen und Durchsätze des erfindungsgemäßen Verfahrens gewählt, welche den für den verwendeten kontinuierlichen Einwellenkneter üblichen Bereich zwischen niedrigem und hohem Energieeintrag abdecken. Wie in Tabelle 1 zu erkennen ist, konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der Oberflächendefekte deutlich verringert werden bei gleichzeitig signifikant niedrigerer Schmelzetemperatur. The aim of Examples 2.1 and 2.2 according to the invention was to achieve an at least comparable surface quality as in Comparative Examples 1.1 and 1.2, but with a significantly lower melt temperature. For this purpose, speeds and throughputs of the method according to the invention were selected which cover the range between low and high energy input which is customary for the continuous single-shaft kneader used. As can be seen in Table 1, the number of surface defects could be significantly reduced with the process according to the invention with a significantly lower melt temperature.
Vergleichsbeispiele 3.1 und 3.2 Comparative Examples 3.1 and 3.2
Die Vergleichsbeispiele 3.1 und 3.2 unterscheiden sich hinsichtlich der Drehzahl des Extruders. In Beispiel 3.1 ist die Extruderdrehzahl 200 1/min, in Beispiel 1.2 300 1/min bei gleichem Durchsatz von jeweils 450 kg/h. Dieser DrehzahL/Durchsatz-Bereich deckt einen für den verwendeten Doppelschneckenextruder üblichen Bereich zwischen niedrigem und hohem Energieeintrag für die compoundierte Formmasse ab. Comparative examples 3.1 and 3.2 differ with regard to the speed of the extruder. In example 3.1 the extruder speed is 200 1 / min, in example 1.2 300 1 / min with the same throughput of 450 kg / h each. This speed / throughput range covers one for the one used Twin screw extruder usual range between low and high energy input for the compounded molding compound.
Beispiel 4 (erfindungsgemäß) Example 4
Ziel des erfindungsgemäßen Beispiels 4 war es, eine höhere Schlagzähigkeit der Flachstäbe sowie eine bessere Oberflächenqualität der spritzgegossenen Stufenplatten als in den Vergleichsbeispielen 3.1 und 3.2 zu erreichen bei vergleichbarer oder niedrigerer Schmelzetemperatur. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird eine höhere Schlagzähigkeit sowie eine bessere Oberflächenqualität bei gleicher Formmassenzusammensetzung durch eine bessere Dispergierung der in der Formmasse enthaltenen Titandioxid-Partikel erreicht. Dazu wurden eine hohe Drehzahl von 600 1/min und ein Durchsatz von 150 kg/h des erfindungsgemäßen Verfahrens gewählt. Wie in Tabelle 1 zu erkennen ist, konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schlagzähigkeit deutlich erhöht werden bei gleichzeitig niedrigerer Schmelzetemperatur (Beispiel 4 gegenüber Beispiel 3.2) bzw. bei leicht höherer Schmelzetemperatur konnte die Schlagzähigkeit um mindestens 60% gesteigert werden (nicht gebrochene Flachstäbe besitzen eine Schlagzähigkeit von mindestens 250 kJ/m2). Außerdem konnte die Oberflächengüte der Stufenplatten entscheidend verbessert werden trotz niedrigerer bzw. leicht erhöhter Schmelzetemperatur, d.h. geringerem bzw. leicht höherem Energieeintrag. The aim of Example 4 according to the invention was to achieve a higher impact strength of the flat bars and a better surface quality of the injection-molded step plates than in Comparative Examples 3.1 and 3.2 at a comparable or lower melt temperature. As is known to the person skilled in the art, higher impact strength and better surface quality with the same molding composition are achieved by better dispersion of the titanium dioxide particles contained in the molding composition. For this purpose, a high speed of 600 1 / min and a throughput of 150 kg / h of the method according to the invention were selected. As can be seen in Table 1, the impact strength could be increased significantly with the process according to the invention with a simultaneously lower melt temperature (Example 4 compared to Example 3.2) or with a slightly higher melt temperature, the impact strength could be increased by at least 60% (non-broken flat bars have one Impact strength of at least 250 kJ / m 2 ). In addition, the surface quality of the step plates could be significantly improved despite the lower or slightly higher melt temperature, ie lower or slightly higher energy input.
Vergleichsbeispiele 5.1 und 5.2 Comparative Examples 5.1 and 5.2
Die Vergleichsbeispiele 5.1 und 5.2 unterscheiden sich hinsichtlich der Drehzahl des Extruders. In Beispiel 5.1 ist die Extruderdrehzahl 600 1/min, in Beispiel 5.2 225 1/min bei gleichem Durchsatz von jeweils 690 kg/h. Dieser D re hzah 1 -/ D u rc h s atz- B c r c ic h deckt einen für den verwendeten Doppelschneckenextruder üblichen Bereich zwischen niedrigem und hohem Energieeintrag für die compoundierte Formmasse ab. Die Erhöhung der Drehzahl führt zu einer verbesserten Dispergierung, wie man an der niedrigeren Anzahl an Defekten auf der Oberfläche der Spritzgussplatten von Beispiel 5.1 im Vergleich zu den Platten von Beispiel 5.2 erkennen kann (siehe Tabelle 1 sowie Figur 6 und Figur 7), allerdings zu einer um 58 °C höheren Schmelzetemperatur, was in für den Fachmann bekannter Weise Polymerabbau begünstigt. Comparative examples 5.1 and 5.2 differ with regard to the speed of the extruder. In example 5.1 the extruder speed is 600 1 / min, in example 5.2 225 1 / min with the same throughput of 690 kg / h each. This speed 1 - / D u rc h s atz- B c r c ic h covers a range between low and high energy input for the compounded molding compound that is customary for the twin-screw extruder used. The increase in speed leads to improved dispersion, however, as can be seen from the lower number of defects on the surface of the injection molding plates of Example 5.1 compared to the plates of Example 5.2 (see Table 1 and also FIGS. 6 and 7) a melt temperature which is 58 ° C. higher, which promotes polymer degradation in a manner known to those skilled in the art.
Beispiel 6 (erfindungsgemäß) Example 6
Ziel des erfindungsgemäßen Beispiels 6 war es, eine bessere Oberflächenqualität der Folien als in den Vergleichsbeispielen 5.1 und 5.2 zu erreichen bei vergleichbarer oder niedrigerer Schmelzetemperatur. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird eine bessere Oberflächenqualität bei gleicher Formmassenzusammensetzung durch eine bessere Dispergierung der in der Formmasse enthaltenen Titandioxid-Partikel erreicht. Dazu wurden eine hohe Drehzahl von 650 1/min und ein Durchsatz von 160 kg/h des erfindungsgemäßen Verfahrens gewählt. Wie in Tabelle 1 und Figur 8 zu erkennen ist, konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächengüte der Folie entscheidend verbessert werden bei gleichzeitig um 70 °C niedrigerer Schmelzetemperatur, d.h. wesentlich geringerem Energieeintrag. The aim of Example 6 according to the invention was to achieve a better surface quality of the films than in Comparative Examples 5.1 and 5.2 at a comparable or lower melt temperature. As is known to the person skilled in the art, better surface quality with the same molding composition is achieved by better dispersion of the titanium dioxide particles contained in the molding composition. For this purpose, a high speed of 650 1 / min and a throughput of 160 kg / h of the method according to the invention were selected. As in Table 1 and Figure 8 it can be seen that the surface quality of the film could be decisively improved with the process according to the invention with a melt temperature which was at the same time lower by 70 ° C., ie substantially less energy input.
Beispiel 7 (erfindungsgemäß) Ziel des erfindungsgemäßen Beispiels 6 war es, bei einem im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Beispiel 6 verdoppelten Titandioxidanteil eine vergleichbareExample 7 (according to the invention) The aim of Example 6 according to the invention was to obtain a comparable one with a titanium dioxide content which was doubled compared to Example 6 according to the invention
Oberflächenqualität der Folie und eine bessere als in den Vergleichsbeispielen 5.1 und 5.2 zu erreichen bei vergleichbarer oder niedrigerer Schmelzetemperatur als in den Vergleichsbeispielen. Dazu wurden eine Drehzahl von 400 1/min und ein Durchsatz von 150 kg/h des erfindungsgemäßen Verfahrens gewählt. Wie in Tabelle 1 und Figur 9 zu erkennen ist, konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächengüte der Folie im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Beispiel 6 sogar noch gesteigert werden bei vergleichbarerSurface quality of the film and a better than in Comparative Examples 5.1 and 5.2 to achieve at a comparable or lower melt temperature than in the Comparative Examples. For this purpose, a speed of 400 1 / min and a throughput of 150 kg / h of the method according to the invention were selected. As can be seen in Table 1 and FIG. 9, the surface quality of the film could even be increased with the method according to the invention in comparison with Example 6 according to the invention with comparable
Schmelzetemperatur. Im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 5.1 und 5.2 wurde die Oberflächengüte trotz eines verdoppelten Titandioxidanteils wesentlich verbessert bei gleichzeitig um 68 °C niedrigerer Schmelzetemperatur. Melt temperature. Compared to Comparative Examples 5.1 and 5.2, the surface quality was significantly improved despite a doubled titanium dioxide content, while the melt temperature was 68 ° C lower.
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Figure imgf000026_0001
abelle 1 table 1
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abelle 2 table 2
Os Os

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren zur Herstellung einer Formmasse, enthaltend folgende Bestandteile: 1. A process for producing a molding composition comprising the following constituents:
97 bis 60 Gew.-% Polycarbonat, 97 to 60% by weight polycarbonate,
3 bis 40 Gew.-% Verstärkungsfüllstoff, 3 to 40% by weight of reinforcing filler,
0 bis 37 Gew.-% sonstige Bestandteile, 0 to 37% by weight of other ingredients,
wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% beträgt, und wobei die Formmasse in einem kontinuierlichen Einwellenkneter compoundiert wird, the sum of the constituents being 100% by weight and the molding composition being compounded in a continuous single-shaft kneader,
wobei in which
der Verstärkerfüllstoff ausgewählt ist aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2), Talkum (Mg3Si40io(OH)2), Dolomit CaMg[C03]2, Kaolinit ALt[(OH)8|Si40io] und Wollastonit Ca3[Si309], bevorzugt ausgewählt aus ein oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend die Mitglieder Titandioxid (T1O2) und Talkum (Mg3Si40io(OH)2), the reinforcing filler is selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2), talc (Mg3Si40io (OH) 2), dolomite CaMg [C03] 2, kaolinite ALt [(OH) 8 | Si40io] and wollastonite Ca3 [Si309 ], preferably selected from one or more members of the group comprising the members titanium dioxide (T1O2) and talc (Mg3Si40io (OH) 2),
und wobei and where
der Anteil an Polyester in der Formmasse maximal 0,9 Gew.-% beträgt. the proportion of polyester in the molding composition is a maximum of 0.9% by weight.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Formmasse 10 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 12 bis 32 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-% Verstärkerfüllstoff und 90 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 88 bis 68 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 85 bis 70 Gew.-% Polycarbonat enthält, wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% beträgt. 2. The method according to claim 1, wherein the molding composition 10 to 35 wt .-%, preferably 12 to 32 wt .-%, particularly preferably 15 to 30 wt .-% reinforcing filler and 90 to 65 wt .-%, particularly preferably 88 to Contains 68% by weight, very particularly preferably 85 to 70% by weight, of polycarbonate, the sum of the components being 100% by weight.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Formmasse 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, sonstige Bestandteile enthält, wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% beträgt. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the molding composition contains 0 to 20% by weight, preferably 0 to 10% by weight, of other constituents, the sum of the constituents being 100% by weight.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anteil an Polyester in der Formmasse maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0 Gew.-% beträgt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the proportion of polyester in the molding composition at most 0.5% by weight, preferably at most 0.2% by weight, particularly preferably at most 0.1% by weight, entirely is particularly preferably from 0 to 0.1% by weight, in particular 0% by weight.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the method comprises the following steps:
(1) Zugeben von Polycarbonat, Verstärkungsfüllstoff und gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen in einen kontinuierlichen Einwellenkneter; (1) adding polycarbonate, reinforcing filler and, if necessary, other constituents to a continuous single-shaft kneader;
(2) Compoundieren von Polycarbonat und Verstärkungsfüllstoff und gegebenenfalls sonstigen Bestandteilen mit dem kontinuierlichen Einwellenkneter. (2) Compounding of polycarbonate and reinforcing filler and possibly other components with the continuous single-shaft kneader.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zugabe des Verstärkerfüllstoffs entweder vor dem Aufschmelzen des Polycarbonats oder nach dem Aufschmelzen des Polycarbonats oder sowohl vor als auch nach dem Aufschmelzen des Polycarbonats erfolgt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the addition of the reinforcing filler either before the melting of the polycarbonate or after the melting of the polycarbonate or both before and after the melting of the polycarbonate.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der kontinuierlichen Einwellenkneter ein L/D- Verhältnis von 9 bis 27, besonders bevorzugt von 15 bis 21, aufweist. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the continuous single-shaft kneader has an L / D ratio of 9 to 27, particularly preferably from 15 to 21.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der kontinuierlichen Einwellenkneter ein DA/DI- Verhältnis von 1,5 bis 1,8 auf, bevorzugt von 1,55 bis 1,71, aufweist. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the continuous single-shaft kneader has a DA / DI ratio of 1.5 to 1.8, preferably from 1.55 to 1.71.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der kontinuierliche Einwellenkneter ein DA/Hub- Verhältnis von 4 bis 7, besonders bevorzugt von 5,5 bis 6,7, aufweist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the continuous single-shaft kneader has a DA / stroke ratio of 4 to 7, particularly preferably from 5.5 to 6.7.
10. Formmasse, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. Molding composition produced by a method according to one of claims 1 to 9.
11. Formmasse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach Abkühlung ohne weitere Verarbeitung zu Spritzguss verwendbar ist. 11. Molding composition according to claim 10, characterized in that it can be used for injection molding after cooling without further processing.
12. Verwendung einer Formmasse nach Anspruch 10 oder 11 zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines durch Spritzguss erhältlichen Gegenstands oder einer durch Extrusion der Formmasse erhältlichen Folie oder Platte, oder eines Reflektors für eine Leuchte oder eines Strukturbauteils. 12. Use of a molding composition according to claim 10 or 11 for the production of a molding, in particular an object obtainable by injection molding or a film or plate obtainable by extrusion of the molding composition, or a reflector for a lamp or a structural component.
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