DE1544895A1

DE1544895A1 - Glasfaserhaltige hochmolekulare Polycarbonate

Info

Publication number: DE1544895A1
Application number: DE19651544895
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Dietrich; Streib Dr Hugo; Meyer Dr Karl-Heinrich; Hechelhammer Dr Wilhelm
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1965-02-05
Filing date: 1965-02-05
Publication date: 1970-07-02
Also published as: JPS5325861B1; DE1544895C3; BE675806A; GB1074699A; US3488317A; DE1544895B2; NL144636B; NL6601396A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG 1544895 LEVERKUSEN-Bayerwerk

PATiNT-AiTiILUNC 28. Januar 1965 V/Ger

Glasfaserhaltige hochmolekulare carbonate.

Es wurde gefunden, daß die Dichte von auf übliche Weise hergestellten glasfaserhaltigen, hochmolekularen Polycarbonaten nicht dem-theoretischen Wert entspricht, der sich aus den Anteilen und den Dichten des reinen Harzes und des Glases errechnet, und zwar liegt die Diohte bei Porrnkörpern, die spritzgegossen sind, etwa 2 % und mehr und bei Formkörpern, die durch Extrudieren in die freie Atmosphäre erhalten würden, etwa 15 bis 25 # unter diesem Wert*, Dies läßt darauf schließen, daß in einem derartigen Material noch vermutlich mit Gasen oder Dämpfen gefüllte, feinste Hohlräume vorhanden sind. Wie nun weiter gefunden wurde, ist eine Reihe von Eigenschaften von glasfaserhaltigen, hochmolekularen Polycarbonaten, bei eolohen Produkten zum Teil erheblich besser, deren Diohte i1b*»r etwa 98 % und insbesondere Über etwa 99 $ <i«e theoretischen Wertes liegt und die daher praktisch keine Hohlräume mehr besitzen.

Derart verdichtete· glaifaierhaltigei Polyo*rbon*t h*t namentlioh •Int erhöhte Zugfestigkeit und tine erhöhte Sahlftgslnigktit im j Vergleich tu fiiant verdiahtetem M»terial. Bemerkenswert ist ferner, i*l gpritiguflteiie »us den bisherigen glMfaeerJmltigen Polyo*rbo-_i insbesondire grcflfXItehig· Teil· ua* soltb· Teile,

die mit Maschinen gefertigt wurden, die nur einen niedrigen \ Spritzdruck ermöglichen» eine rauhe Oberfläche besitzen, nur geringen Glanz und weißliche Streifen und Flecken zeigen. Aus verdichtetem Material gespritzte Teile hingegen besitzen diese Mängel nicht, sie haben eine glatte Oberfläche und einen hohen Glanz und sind gleichmäßig transluzent· Bei extrudierten Teilen ist der Unterschied noch stärker. Diese besitzen unverdiohtet eine rauhe Oberfläche, sind stark porenhaltig und völlig undurchsichtig. Aus verdichtetem Material gefertigte Extruderteile besitzen eine glatte und glänzende Oberfläche und sind gleichmäßig transluzent. Im durchscheinenden Licht sind keine Glasfasern zu erkennen.Nicht zuletzt ist auch die Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Quellmittel und hydrolyeierende Agentien bei den dichten Produkten höher als bei.den weniger dichten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung- sind somit glaafaserhaltige hoohmolekulare Polycarbonate, dl· dadurch gekennzeichnet sind, daß ihre Dichte über etwa 98 % und insbesondere über etwa 99 % der Theorie liegt.

Zum Herstellen solohtr glaafaserhaltiger Polycarbonate sind grundsätzlich alle Maßnahmen getigntt» die da«u führen. Kohl* räumt bzw. Om- oder Dampfeinsohlüss· aus dta Material tu entfernen. So kann man z.B. gespritete oder txtrudiert· Flatten auf tintr Plattenpress· oder zwisohen Druokwalitn pressen, voriugs-

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weise bei erhöhten, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Polycarbonates liegenden Temperaturen. Dabei tritt nicht nur eine Abnahme der Plattendicke, sondern zugleich auch eine Erhöhung der Dichte des Materials-ein.

Bei dieser Arbeitsweise richtet sich die Preßzeit, der Preßdruck und die Temperatur der Preßplatten nach der Stärke der zu pressenden Teile und ist im einzelnen leicht durch einen Vorversuch zu ermitteln. Das Pressen selbst kann auch ausgedehnt werden auf andere als flächige Spritzgußteile, z.B. auf Kugelhalbschalen U. ä. . .

Erfolgt das Pressen kontinuierlich.« insbesondere im Anschluß an eine Extrusion» so vermindert sich die erforderliche Preßzeit um den für den sonst für die Aufheizung der Teile nötigen Zeitraum.

So hergestellte*Teile, z.B. Platten, lassen sich vorteilhaft stanzen, bohren, sägen, bedrucken, lackieren, metallisieren usw. und eignen sich beispielsweise für gedruckte Schaltungen* Relaisteile u. ä., für welche bislang Hartpapiere verwendet werden.

Das Pressen führt zu einer Verbesserung der elektrischen, me-

;■ chanischen und optischen Eigenschaften. So besitzen z.B. mit

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einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Druckbehandlung hergestellte Teile eine sehr gleichmäßige Translusenz, ι die für zahlreiche Anwendungsgebiete von Interesse ist, so z.B. für Bauelemente elektrischer Geräte, Dekorationsteile, z.B. Möbelbeschläge, Jalousetten u. a», Teile für die Lichttechnik, wie Abdeckungen von Lichtquellen u. dergl..

Ein.anderes, nicht nur auf Platten u.dgl., sondern allgemein anwendbares und daher bevorzugtes Mittel zu Erreichung der maximalen Dichte glasfaserhaltiger Polycarbonate besteht darin, das Glasfasermaterial in die Polycarbonatschmelze einzuarbeiten und das Gemisch vor dem Abkühlen einem Unterdruck, beispielsweise einem solchen zwischen etwa 0,01 und etwa 200 Torr, vorzugsweise 0,1 bis 40 Torr, auszusetzen. Diese Arbeitsweise kann vorteilhaft auf Ein- oder Mehrschnecken-Extrudern durchgeführt werden. Der Ausstoß und gleichzeitig mit ihm die Verweilzeit in der bzw. den Schnecke(n) hängen von der Umdrehungszahl der Schnecke(n) und deren Durchmesser ab. Die Umdrehungszahl der Schnecke(n), Ausstoßmenge und Länge der Vakuumzone beeinflussen das anzulegende Vakuum.

Eine so behandelte, glasfaserhaltige Schmelze liefert beim Abkühlen ohne weiteres, also auch ohne Anwendung von Druck, z. B. beim Extrudieren derselben in die freie Atmosphäre, ein

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Material mit der gewünschten maximalen Dichte. Diese Dichte wird auch beim Wiederaufschmelzen und erneutem Verformen und Erstarren beibehalten. Man kann durch Evakuier"an der glasfaserhaltigen Schmelze und Extrudieren derselben somit einen Strang abspinnen und diesen zu Granulat zerhacken und damit ein Halbzeug gewinnen, wie es handelsüblich und zur Weiterverarbeitung nach dem Spritw- £ti0- oder Extrudierverfahren ge°ignet ist. Die Schmelze kann auch direkt nach dem Evakuieren weiter verarbeitet werden, z.B. zu Platten, Folien, Stangen, Rohren, Profilen, wie Jalousetten, Bändern, ummantelten Drähten bzw. Metallbändern und gegebenenfalls zu nach dem Hohlkörperblasverfahren hergestellten Flaschen und Behältern.

Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Polykondensationsprodukte organischer, vorzugsweise aromatischer Dihydroxy verbindungen, insbesondere Bis-(hydroxyaryl)-alkane, -cycloalkane u.dgl., mit Carbonatgruppen liefernden Derivaten der Kohlensäure mit Molekulargewichten oberhalb etwa 10000 und insbe-' sondere zwischen etwa 20000 und 150000. Auch Polycarbonate, die infolge eines Gehaltes an reaktionsfähigen Seltenketten verzweigt oder nachträglich vernetzbar sind, kommen für die Erfindung infragty Mischpolyc*rbon»te aus mehreren Bisphenolen oder Gemische aus verschiedenen Polycarbonaten können ebenfalls verwendet werden»

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An Glasfasermaterlal¹eignen sich die zur Herstellung glasfaserhaltiger Kunststoffe üblichen Erzeugnisse, vorzugsweise solche, die anstelle der sonst üblichen Schlichten mit einer Polycarbonatschlichte versehen sind, sowie die sog. filamentisierten Glaskurzfasern. Der Glasfasergehalt der Polycarbonate kann in weiten Grenzen schwanken und zwischen etwa 1 und etwa 80 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Endprodukt, liegen.

Gleichzeitig oder getrennt von den Glasfasern können gegebenenfalls der Polycarbonatsohmelze ferner noch zugesetzt werden: Weichmaoher, Alterungsschutzmittel, Kitze- und UV-Stabilisatoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyseabbau, Antistatlca, Gleitmittel, Fließmittel und/oder andere Zusatzstoffe, wie Glaspulver, Quarzerzeugnisse, Graphit, Molybdändisulfid, Pulver höherschaielzender Kunststoffe, wie Polytetrafluorttthylen, natürllcheFasern, wie Baumwolle* Sisal, Asbest, synthetische Fasern, Metallpulver, Metallfäden, Pigmente, Farbstoffe u.a.. Manche können» auch, zumindest teilweise und vorzugsweise in der Form von Matten und. Qeweben, z.B. Glasfasermatten bzw. Glasfasergewebe oder Metallgewebe, zwischen extrudierten Bändern eingebettet werden. Auch kann ein Einarbeiten der genannten Stoffe in Granulat durch Vorpressen u. K. erfolgen.

Dai verbesserte glasfaserhaltige Polyoarbonatmattrial geaaä vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet xur Extrusion von

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Profilen aller Art, z.B. Lamellen, Bändern, Möbelbeschlägen, Jalousetten u.dgl., überall dort, wo ein hoher Oberflächenglanz der Teile verlangt wird, z.B. zu Haushaltsgeräten und im Kraftfahrzeugbau, wo es sich um Außenabdeckungen handelt, bei denen auf hohen Oberflächenglanz großer Wert gelegt wird, ferner für Bauelemente in der Elektrotechnik, z.B. Kontaktplatten, Relaisteile, gedruckte Schaltungen, Konstruktionselemente u.a., alsdann Gehäuse von Meßinstrumenten, Teile von Angelgeräten, Zahnprothesen usw..

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Beispiel 1:

Mittels Spritzguß gefertigte Platten aus glas faserhaltigen! PoIycarbonat (Olasgehalt 29 %) mit einer Stärke von 1,0 + 0,24 mm werden auf einer Plattenpresse mit 70 kp/cm bei einer Plattentemperatur von l80°C 120 see. unter Dazwischenlegen eines Rahmens in einer Dicke von 1,0 mm gepreßt. Die gepreßten Platten zeigen gegenüber den gespritzten engere Dickentoleranzen, und zwar von 1,0 + 0,02 mm. Vorhandene Oberflächenrauhigkeiten sind verschwunden. Die gespritzten Platten besitzen vor dem Pressen eine Dichte von 1,38 g/cnr (theoretisch 1,412, also von 97,7 %) und eine Zugfestigkeit bei 1,0 % Dehnung von 682 kp/cm . Die nachgepreßtenpiattenhaben eine Dichte von 1,410 g/cm⁵(= 99,8 Ji)und eine Zugfestigkeit bei 1,0

Dehnung von 720 kp/cm . Die Zugfestigkeit hat sich durch das Nachpressen merklich erhöht.

Beispiel 2:

Eine in bekannter Weise nach dem Extrusionsverfahren hergestellte undurchsichtige und oberflächlich rauhe Lamelle aus glasfaserhaltigem Polycarbonat (Glasfasergehalt 31 %, Breite 36 mm. Stärke 1,2 mm) wird in einer beheizten Presse (Temperatur der Pressplatten l80°C) mit einem Druck von 70 kp/cm 120 see. gepreßt (Breite danach 38 mm, Stärke 0,85 mm). Die ursprünglich rauhe Lamelle ist nach dem Pressen geglättet, traneluzent und besitzt eine höhere Steifigkeit. Die Dichte der nicht gepreßten Platte liegt bei 1,08 g/cm⁵ (- 75,5 %), die Dichte der naohgepreßten Platte bei 1A3 g/cm⁵ (= 100 %). (theoretische Dichte 1,43) /

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Die Bedingungen des Pressens, kontinuierlich oder diskontinuierlich, können in breiten Grenzen gewählt werden, z.B. bei einer Temperatur von 190⁰C mit 7 kp/cm und einer Preßzeit von 15 Minutan, bis zu 1000 kp/cm während 10 see

Beispiel 3i

In entsprechender Weise wird kontinuierlich ein Band aus glasfaserhalt igem Polycarbonat (Glasfasergehalt 25 %) mit 1 mm Stärke mittels einer kleinen Druckwalze, deren Walzen mittels umlaufenden Öles auf 150⁰C beheizt sind, auf 0,8 mm Stärke gepreßt. Die Durchlaufgeschwindigkeit beträgt 0,5 m/min.. Die Dichte des Bandes vor dem Walzen beträgt 1,13 g/enr (theoretisch 1,38 = 81,9$), nach dem Walzen 1,353 g/cnr (» 98,0 %). Das kalandrierte Band ist völlig glatt und traneluzent. Beim nicht gepreßten Band beträgt die Zugfestigkeit bei 0,1 £ Dehnung 550 kp/cm und die Bruchfestigkeit 687 kp/om², der Ε-Modul liegt bei 58 000 kp/ora². Nach dem Pressen beträgt die Zugfestigkeit bei 0,1 £ Dehnung 748 kp/om und die Bruchfestigkeit I030 kp/om 1 der E-Hodul ist erhöht auf 64 000 kp/om².

BeiiPlel 4;

In einer handelsüblichen Einschnecken-Extruderanlage wird PoIycarbonatgranulat (g rtl 1,31» in 0,5 % Methylenohloridlösung bei 25°G gemessen) eingegeben, wobei folgender Temperatürverlauf, beginnend von Einfülltrichter, eingehalten wirdι 300, 290« 280^QC.

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Nach dem Durchströmen der Aufschmelzzone wird das Material mit Glasfasern versetzt und anschließend in einer Entspannungszone von 200 mm einer Vakuumbehandlung von 0,5 Torr ausgesetzt. Der Ausstoß betrügt 10 kg/Stunde. Das so hergestellte Material besitzt bei einem Glasgehalt von 30 % eine Dichte von 1,41 g/cm (theoretisch 1,42 = 99*2 %) und ist zur Herstellung von Extrusions te ilen und großflächigen Spritzgußteilen mit hohem Oberflächenglanz geeignet.

Beispiel 5:

In entsprechender Weise wird auf einem Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 83 ran, einer Evakuierzone von 300 mm und einem Druck von 35 Torr bei einem Ausstoß von 35 kg/ Stunde ein Granulat mit einer Dichte von 1,40 g/cnr (= 99,1 %) (theoretisch 1,412) bei einem Glasgehalt von 29 % erhalten. Nachstehend werden die Eigenschaften von aus dieses Granulat extrudierten Platten und daraus herausgeschnittenen Prüfkörpern mit den Eigenschaften entsprechend hergestellter Prüfkörper verglichen, die Jedooh aus einem Granulat erhalten wurden, dessen Sohme1ze zuvor einem Unterdruck nicht ausgesetzt war.

Prüfkörper aus evakuierte· Prüfkörper aus nicht evaku-Material ierten Material

Dichte % 99,4 83,2

B-Modul

kp/om² 58 000 5i 000

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Prüfkörper aus evakuiertem Material

Prüfkörper aus nicht evakuiertem Material

Zugfestigkeit

kp/cm2

1210

Biegefestigkeit kp/cm*

lagzähigkeit kp/cm² 18,8

Schla
cm

510 870

13*1

Die erfindungsgemäß hergestellten Prüfkörper sind außerdem gegenüber den Vergleichsprüfkörpern erheblich transluzenter und besitzen eine viel glattere und glänzende Oberfläche.

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Claims

Patentansprüche;

1. Glasfaserhaltiges, hochmolekulares Polycarbonate dadurch gekennzeichnet, daß seine Dichte über etwa 98 % und insbesondere über etwa 99 % der Theorie liegt.

2. Verfahren zum Herstellen glasfaserhaltigen, hochmolekularen Polycarbonate mit einer Dichte über etwa 98 % und insbesondere über etwa 99 % der Theorie, dadurch gekennzeichnet, daß man das glasfaserhaltige feste Polycarbonat preßt, vorzugsweise bei erhöhten, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Polycarbonate liegenden Temperaturen.

3. Verfahren zum Herstellen glasfaserhaltigen, hochmolekularen Polycarbonate mit einer Dichte von über etwa 98 % und insbesondere über etwa 99 % der Theorie, dadurch gekennzeichnet, daß man das Glasfasermaterial in die Polycarbonatechmelze eintragt und diese vor dem Abkühlen einem Unterdruck aussetzt.

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