DE69707517T2

DE69707517T2 - Verfahren zum Formpressen, Zusammensetzungen und Produkte

Info

Publication number: DE69707517T2
Application number: DE69707517T
Authority: DE
Inventors: Gin Guei H. Ebnesajjad
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: KR970058873A; EP0786479A2; EP0786479A3; KR100486048B1; EP0786479B1; DE69707517D1; US5817710A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Verfahren und darauf bezogene Mischung und Produkt für ein gefülltes Acrylmaterial mit Feststoffoberfläche. Insbesondere bezieht sie sich auf die Verwendung von Kompressionsformen für derartige Zwecke, wobei Monomer zuerst in Teilchen von PMMA aufgesaugt wird, und wobei dann bei Kompressionsformen das Monomer teilweise heraus in Zwischenräume unter Härten und zur Verfügung stellen eines miteinander verschlungenen Netzwerks austritt.
U.S. Patent 5242968, erteilt 7. September 1993 und an Aristech übertragen, lehrt die Verwendung von wahlfrei ATH-gefüllten PMMA Teilchen, eingetaucht in einen Überschuß von MMA Monomersirup, der etwas Polymer darin gelöst hat, Plazieren einer derartigen Mischung in einer verschlossenen Form ohne Druck und mit einer flüssigen Phase von Monomer und Härten ohne Hinzufügen von Druck über denjenigen, dei automatisch in der verschlossenen Form aufgebaut werden würde.
Japanische Kokai 6-198883, veröffentlicht 25. Oktober 1994 und zugeteilt Dai Nippon Ink and Chemical, tut ähnliche Dinge aber ohne Erwähnen von ATH-gefüllten Teilchen und mit Druck wie 1300 psi bei 110ºC 5 Minuten lang.
Obwohl jede dieser inhärent etwas Monomer Härten in den Zwischenräumen und teilweises Durchdringen der Teilchen erhalten kann, werden keine Mittel zum Erhalten der Vorteile von tiefer miteinander verschlungenen Netzwerken gelehrt oder vorgeschlagen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung liefert ein Verfahren zum Herstellen von Gußgegenständen von Polymethylmethacrylat, gefüllt mit Aluminiumoxidtrihydrat, wobei Teilchen von Polymethylmethacrylat, die bis zu 75 Gew.% Aluminiumoxidtrihydrat enthalten, mit Methylmethacrylatmonomer unter Bilden einer Mischung gemischt werden, wobei die Anteile von Bestandteilen und Mischbedingungen ausgewählt sind, zu bewirken, daß im wesentlichen alles Monomer in den Teilchen absorbiert wird, Plazieren der Mischung in einer starren Form, die geschlossen werden kann, schließen der Form und zur Verfügung stellen von genug Druck auf die Mischung, um zu bewirken, daß ein Teil des Monomeren aus den Teilchen in Zwischenräume zwischen den Teilchen austritt, und gleichzeitig Erhitzen der Form, während der Druck beibehalten wird, wodurch bewirkt wird, daß das Monomer in den Teilchen und in den Zwischenräumen polymerisiert unter Bilden eines verfestigten Teils mit den durch eine Matrix von Polymethylmethacrylat gehaltenen Teilchen.
In weiteren Ausführungsformen liefert sie ein derartiges Verfahren, wobei die Form in der Form einer peripheren Barriere auf einer flachen Oberfläche mit einer oberen bewegbaren Platte, angeordnet über und bewegbar herunter in die periphere Barriere, ist, so daß, wenn die Mischung während der Polymerisation schrumpft, die Platte sich in die Barrieren bewegt und die Schrumpfung verdrängt, wobei die flache Oberfläche unterhalb der Barriere in der Form einer tieferen bewegbaren Platte ist, angeordnet, sich herauf in die Form zu bewegen, wodurch beim Verdrängen derartiger Schrumpfung geholfen wird, wobei der auf die Platten angewandte Druck mindestens 49 kg/cm² beträgt, die Temperatur der Mischung auf mindestens 70ºC erhöht wird, dann der Druck auf mindestens 70 kg/cm² erhöht wird, wobei beide Platten auf 130ºC erhitzt werden bis mindestens 30 Minuten, nachdem die Mischungstemperatur 125ºC erreicht, dann wird Hitze von den Platten abgezogen, wobei Druck auf mindestens 70 kg/cm² gehalten wird, bis die Mischungstemperatur 90ºC erreicht, dann wird der Druck freigegeben, und der Gegenstand aus der Form entfernt.

DETAILLIERTE DISKUSSION:

Es gibt beträchtliche Vorteile beim Absorbieren von im wesentlichen allem Monomer in den Polymerteilchen in der Mischung vor Kompressionsformen. In dem sich ergebenden Produkt kann um so mehr gründlich miteinander verschlungenes Netzwerk erwartet werden, bessere Eigenschaften zu ergeben. Auch ist die Mischung viel leichter zu handhaben, und sie hat ausgedehnte Lagerungsstabilität und Verfahrensflexibilität. Ferner eliminiert sie das Problem von Teilchensegregation, das dem Gießverfahren innewohnt, das eine flüssige Mischung umfaßt, und Dispergiermittel, die verwendet werden können, werden allgemein nicht benötigt.
Die Teilchengröße der PMMA gefüllten und ungefüllten Teilchen ist nicht kritisch, aber es ist bevorzugt, relativ größer gefüllte Teilchen zu verwenden, wie beispielsweise 3 bis 20 oder 30 bis 150 Maschengröße in den U.S. Standardsiebgrößeserien, wie beispielsweise in dem Bereich von 50 Mikrometern bis 6 mm. Zum Unterschied können die ungefüllten Teilchen Mikroteilchen in dem Größenbereich von einigen Mikrometern bis 1 mm oder weniger sein. Was wichtig ist, ist, die Bestandteile und ihre Anteile und die Mischbedingungen so auszuwählen, daß wenig, wenn überhaupt, der ungefüllten Mikroteilchen in dem Monomeren gelöst werden. Natürlich kann es etwas Übergangslösung von Mikroteilchen geben, aber der Rest sollte derartig sein, daß, wenn das Formen begonnen ist, im wesentlichen keine flüssige Phase verbleibt, und die Mischung in der Form einer gießbaren Mischung ist, ähnlich zu trockenem Sand.
Kopplungsmittel (wie Union Carbide's A 174 Silan, verwendet bei einer Konzentration von 0,2 Teile pro 100 Teile ATH), Wärmeinitiatoren, Formfreigabemittel, Flammenverzögerer, Verdünnungsmittel und andere Hilfsmittel können hinzugefügt werden, ohne die Natur der Erfindung zu ändern.
In den Beispielen basieren Teile, Prozentsätze, Anteile und Mengen auf Gewicht, sofern nicht anders angegeben.

BEISPIEL 1

Unter Verwenden der Mischung von Tabelle 1 wurde die Erfindung in Übereinstimmung mit der folgenden Beschreibung praktiziert.

TABELLE 1

MISCHUNGSZUSAMMENSETZUNG

Polymethylmethacrylat (PMMA) Teilchen 70%
Aluminiumoxidtrihydrat (ATH) 5%
Methylmethacrylatmonomer (MMA) 20%
Polymethylmethacrylatpolymer (PMMA) 5%
Laurox Wärmeinitiator 1,5 Teile pro 100 Teile MMA
Man läßt eine Mischung von 70 Teilen von gefüllten PMMA Teilchen von verschiedenen Farben und Teilchengrößeverteilung, 5 Teilen ATH und 5 Teilen PMMA Harz mit Molekulargewicht 600000 in einem Nauta Mischer 5 Minuten lang mischen. Eine Lösung von MMA Monomer, enthaltend 1,5% Wärmeinitiator, wie Laurox, wird dann in die Mischung über eine Dauer von 20 Minuten gespritzt. Das Mischen setzt sich zusätzliche 30 Minuten nach der Einspritzung fort, wodurch vollständige Absorption des Monomeren in die Teilchen erlaubt wird.
Ein vorgewogener Teil dieses Materials wird dann in eine Bildrasterform einheitlich gefüllt, und der Formzusammenbau wird dann in eine Presse gesetzt. Die Deckelform wird auf 110ºC erhitzt, und die Bodenform wird auf 130ºC erhitzt. Dieses ist notwendig, zu gewährleisten, daß Polymerisation vom Boden der Masse beginnt. Inzwischen wird der Formdruck bei 700 psi (49 kg/cm²) gehalten, bis die Innentemperatur 70ºC erreicht (annähernd 5 Minuten, wenn Wärme durch Platte geliefert wird, kürzer, wenn Erhitzen über die Form geliefert wird). An diesem Punkt wird der Druck auf 1000 psi (70 kg/cm²) erhöht, und die Temperatur der Deckelform wird auf 130ºC erhöht, wodurch die Bodenform angepaßt wird. Dieser Zustand wird bis 3 Minuten beibehalten, nachdem die Innentemperatur 125ºC erreicht. Die Form wird dann heruntergekühlt, während der Druck bei 1000 psi (70 kg/cm²) beibehalten wird, bis die Innentemperatur unter 90ºC, vorzugsweise unter 60ºC, fällt. Der Gegenstand wird dann aus der Form unter Verwenden eines Saugnapfes entfernt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Gußgegenständen von Polymethylmethacrylat, gefüllt mit Aluminiumoxidtrihydrat, wobei Teilchen von Polymethylmethacrylat, enthaltend bis zu 75 Gew.% Aluminiumoxidtrihydrat, mit Methylmethacrylatmonomer gemischt werden unter Bilden einer Mischung, mit den Anteilen von Bestandteilen und den Mischbedingungen, ausgewählt, zu bewirken, daß im wesentlichen alles Monomer in den Teilchen absorbiert wird, Plazieren der Mischung in einer starren Form, die geschlossen werden kann, Schließen der Form und zur Verfügung stellen von genug Druck auf die Mischung, zu bewirken, daß ein Teil des Monomeren aus den Teilchen in Zwischenräume zwischen den Teilchen tritt, und gleichzeitig Erhitzen der Form, während der Druck beibehalten wird, zu bewirken, daß das Monomer innerhalb der Teilchen und in den Zwischenräumen polymerisiert und einen verfestigten Körper mit den Teilchen, gehalten von einer Matrix von Polymethylmethacrylat, bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mischung gießbar und in der Form von frei fließenden Teilchen ist, wenn sie zu der Form geliefert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teilchen sowohl ungefülltes Polymer wie Polymer, gefüllt mit 40 bis 70 Gew.% Aluminiumoxidtrihydrat, einschließen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Grenzflächen zwischen den Teilchen und der Matrix in dem sich ergebenden Produkt durch Anteile von Bestandteilen verbrückt werden.

5. Verfahren nach Ansprüchen, wobei die Form in der Form einer peripheren Barriere auf einer flachen Oberfläche mit einer oberen bewegbaren Platte, angeordnet über und bewegbar herunter in die periphere Barriere, ist, so daß, wenn die Mischung während der Polymerisierung schrumpft, die Platte sich in die Barrieren bewegt und die Schrumpfung verdrängt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die flache Oberfläche unterhalb der Barriere in der Form einer tieferen bewegbaren Platte, angeordnet, sich herauf in die Form zu bewegen, zum Unterstützen beim Verdrängen derartiger Schrumpfung, ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der auf die Platten ausgeübte Druck mindestens 49 kg/cm² ist, die Temperatur der Mischung auf mindestens 70ºC erhöht wird, dann der Druck auf mindestens 70 kg/cm² erhöht wird, mit beiden Platten auf 130ºC erhitzt bis mindestens 3 Minuten, nachdem die Mischungstemperatur 125ºC erreicht, dann Hitze von den Platten abgezogen wird, wobei Druck auf mindestens 70 kg/cm² gehalten wird, bis die Mischungstemperatur 90ºC erreicht, dann der Druck freigegeben wird, und der Gegenstand aus der Form entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Temperatur der Mischung auf höchstens 60ºC fallen gelassen wird, bevor der Druck vermindert wird.

9. Kompressionsgeformte Gegenstände, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1.

10. Kompressionsgeformter Gegenstand, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 8.

11. Mischung für Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 1, umfassend, bezogen auf Gewicht, bis zu 75% Teilchen von Polymethylmethacrylat, gefüllt mit 5 bis 65% Aluminiumoxidtrihydrat, 15-30% Methylmethacrylatmonomer, 5-15% ungefüllte Methylacrylat- oder Methacrylatpolymer- oder Copolymerteilchen mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel in dem Bereich von 400 000 bis 900 000 und einer geringen aber wirksamen Menge eines Wärmeinitiators.