DE102009005640A1 - Thermoplastic molding mass, useful for preparing molded parts, comprises matrix phase from polysaccharide, and inhibitor that reduces at least one of the chain degradation of polysaccharide ester during the thermoplastic processing - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoplastische Formmasse, die eine Matrixphase aus einem Polysaccharidester aufweist und frei von Weichmachern ist. Die Formmasse enthält zusätzlich mindestens einen Inhibitor, der den molekularen Abbau während der thermoplastischen Verarbeitung der Formmasse verhindert. Die thermoplastische Verarbeitung besagter Formmasse führt so zu Produkten mit ungewöhnlich hoher Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Formmassen sowie aus diesen Formmassen hergestellte Formteile und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Verwendung finden die Formteile als hochfeste und/oder hochbeanspruchte Konstruktionsbauteile, als Platten, Folien, Borsten, Monofilamente oder Fasern.The The present invention relates to a thermoplastic molding composition, which has a matrix phase of a polysaccharide ester and free of plasticisers. The molding compound contains in addition at least one inhibitor that inhibits molecular degradation during prevents the thermoplastic processing of the molding compound. The thermoplastic processing of said molding material leads so to products with unusually high strength, rigidity and heat resistance. Likewise, the concerns Invention a method for producing such molding compositions and From these molding compounds produced moldings and a corresponding Production method. Use find the moldings as high-strength and / or highly stressed construction components, as plates, films, Bristles, monofilaments or fibers.
Polysaccharidester,
wie z. B. Stärkeester oder Celluloseester, sind im Gegensatz
zu den meisten erdölbasierten Polymeren, wie Polypropylen,
Polyethylen, Polyamiden usw. nicht ohne Zugabe von Weichmachern
mit den üblichen Methoden, wie Extrusion oder Spritzguss
thermoplastisch verarbeitbar. Für Stärke selbst
wurde der Begriff thermoplastische Stärke (TPS) geprägt.
Mit TPS bezeichnet man Stärkecompounds, die Weichmacher,
wie Wasser, Glycerin, Sorbitol oder ähnliche enthalten
und demzufolge thermoplastisch verarbeitbar sind (
Celluloseester, u. a. Celloloseacetat (CA), Cellulosebutyrat (CB), Celluloseacetatbutyrat (CAB), die kommerziell für die thermoplastische Verarbeitung, insbesondere Spritzguss angeboten werden, enthalten ebenfalls Weichmacher, die zumeist auf Phthalsäureestern basieren. Bedeutende Hersteller sind Eastman Co. mit der Produktreihe Tenite und Albis Plastics GmbH mit Cellidor, wobei sich die Produkte durch unterschiedlichen Weichmachergehalt im Bereich von 5% bis 30% unterscheiden. Untere Weichmachergehalte werden bei längerkettigen Estern angeboten, z. B. CAB, die aufgrund ihrer molekularen Struktur eine leichtere Verarbeitung, verglichen mit kürzerkettigen, z. B. CA, gestatten.Celluloseester, u. a. Cellulose acetate (CA), cellulose butyrate (CB), cellulose acetate butyrate (CAB), which is commercially available for thermoplastic processing, injection molding in particular, also contain plasticizers, which are mostly based on phthalic acid esters. significant Manufacturers are Eastman Co. with the Tenite and Albis range Plastics GmbH with Cellidor, whereby the products by different Plasticizer content in the range of 5% to 30% differ. Lower Plasticizer contents are offered on longer-chain esters, z. B. CAB, which due to their molecular structure a lighter Processing, compared with shorter-chain, z. B. CA, allow.
Zu den im Stand der Technik üblicherweise eingesetzten Weichmachern für Celluloseester zählen o-, m-, p-Phthalsäure, Benzoesäure, Trimellitsäure, Benzolsulfonsäure, aliphatische Dicarbonsäuren (Glutarsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure), aliphatische Monocarbonsäuren (gesättigte Fettsäuren C2-C18, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Ricinolsäure), Acrylsäure, Phosphorsäure und Citronensäure.The softeners for cellulose esters conventionally used in the art include o-, m-, p-phthalic acid, benzoic acid, trimellitic acid, benzenesulfonic acid, aliphatic dicarboxylic acids (glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid), aliphatic monocarboxylic acids (saturated fatty acids C 2 -C 18 , Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, ricinoleic acid), acrylic acid, phosphoric acid and citric acid.
Insbesondere
werden unter im Stand der Technik bekannten Weichmachern für
Celluloseester folgende Substanzgruppen verstanden:
Aus
der Gruppe der Glyceride:
- • Mono-, Di- und Triester,
- • bei den Di- und Triestern auch Verbindungen mit gemischten Estergruppen,
- • bei den Triestern speziell Glycerintriacetat und Glycerintripropionat,
- • Glyceride mit Esterrestgruppen, die zu den linearen und verzweigten aliphatischen Alkylgruppen sowie den olefinischen Restgruppen gehören, mit C2-C36-Kohlenstoffatomen in den Alkylketten.
Aus der Gruppe der Citrate:
- • Mono-, Di- und Triester,
- • bei den Di- und Triestern auch Verbindungen mit gemischten Estergruppen.
Aus der Gruppe der Phthalate:
- • Dimethylphthalat,
- • Diethylphthalat,
- • Dibutylphthalat,
- • Butylbenzylphthalat,
- • Ethylenglycolmonoethylphthalat, etc.,
Ester der Trimelittsäure:
- • Trimethyltrimellitat,
- • Triethyltrimellitat,
- • Tri-(2-ethylhexyl)trimellitat, etc.
Aliphatische Dicarbonsäureester
- • wie Di-(2-ethylhexyl)azelat etc.
Aus der Gruppe der Phosphorsäureester:
- • Tributylphosphat,
- • Tributoxyethylphosphat,
- • Triphenylphosphat,
- • Tricresylphosphat,
- • Cresyldiphenylphosphat,
- • 2-Ethylhexyldiphenylphosphat etc.
Ester der Ricinolsäure:
- • 12-Hydroxyacetyl-9-octadecensäuremethylester etc.
From the group of glycerides:
- • mono-, di- and triesters,
- • in the diesters and triesters also compounds with mixed ester groups,
- In the triesters especially glycerol triacetate and glycerol tripropionate,
- • Glycerides with ester residue groups belonging to the linear and branched aliphatic alkyl groups and the olefinic residue groups, with C 2 -C 36 carbon atoms in the alkyl chains.
From the group of citrates:
- • mono-, di- and triesters,
- • in the diesters and triesters also compounds with mixed ester groups.
From the group of phthalates:
- • dimethyl phthalate,
- Diethyl phthalate,
- Dibutyl phthalate,
- • butyl benzyl phthalate,
- Ethylene glycol monoethyl phthalate, etc.,
Esters of trimellitic acid:
- • trimethyl trimellitate,
- Triethyl trimellitate,
- Tri (2-ethylhexyl) trimellitate, etc.
Aliphatic dicarboxylic acid esters
- • such as di- (2-ethylhexyl) azelate etc.
From the group of phosphoric acid esters:
- Tributyl phosphate,
- Tributoxyethyl phosphate,
- Triphenyl phosphate,
- Tricresyl phosphate,
- Cresyl diphenyl phosphate,
- 2-ethylhexyldiphenyl phosphate etc.
Esters of ricinoleic acid:
- • 12-hydroxyacetyl-9-octadecenoic acid methyl ester etc.
Die dem Stand der Technik entsprechende Verwendung von Weichmachern ermöglicht die thermoplastische Verarbeitung von Polysaccharidestern im technischen Maßstab, setzt jedoch, eben durch die weichmachende Wirkung, die mechanischen Eigenschaften des Finalprodukts (Extrudat oder Spritzgussteil) herab. Dies ist ersichtlich, wenn man Höchstwerte kommerzieller cellulosebasierter Produkte (stärkebasierte liegen darunter) betrachtet. Für das Produkt Biograde 200C der Fa. FKur werden mit Zugfestigkeiten im Bereich von 80 MPa und Zugmoduli von 3,4 GPa solche Höchstwerte beschrieben. Sonst übliche Werte liegen weit darunter und bewegen sich im Bereich 40 MPa bzw. 1,5 GPa. Ein weiterer Nachteil weichmacherhaltiger Systeme besteht darin, dass Weichmacher durch die sie als Weichmacher auszeichnende hohe Beweglichkeit eine Migrationstendenz im fertigen Formteil aufweisen, was zur Versprödung des Produkts führen kann. Die genannten Nachteile werden durch das erfindungsgemäße thermoplastische biobasierte Material überwunden.The the prior art use of plasticizers allows the thermoplastic processing of polysaccharide esters on an industrial scale, however, just by the plasticizing Effect, the mechanical properties of the final product (extrudate or injection molded part) down. This is evident when looking at maximums commercial cellulose-based products (starch-based lie underneath). For the product Biograde 200C from FKur be with tensile strengths in the range of 80 MPa and Tensile Moduli of 3.4 GPa described such maximum values. Otherwise usual Values are far below and are in the range of 40 MPa or 1.5 GPa. Another disadvantage of plasticized systems exists in that plasticizer by which they are characterized as plasticizers high mobility have a migration tendency in the finished molded part, which can lead to embrittlement of the product. The disadvantages mentioned are achieved by the invention overcome thermoplastic bio-based material.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Formteile bereitzustellen, die die besagten Nachteile im Stand der Technik nicht aufweisen, d. h. thermoplastisch verarbeitbar sind und dennoch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweisen.outgoing It was an object of the present invention to provide moldings, which do not have the said disadvantages in the prior art, d. H. are thermoplastically processable and yet high strength and have rigidity.
Diese Aufgabe wird durch die Formmasse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, das Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, das Formteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und das Verfahren zur Herstellung des Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. In Anspruch 15 werden erfindungsgemäße Verwendungen angegeben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.These The object is achieved by the molding compound having the features of the claim 1, the process for its preparation with the features of the claim 7, the molding with the features of claim 11 and the method for the production of the molded part with the features of claim 14 solved. In claim 15 according to the invention Uses indicated. The other dependent claims show advantageous developments.
Erfindungsgemäß wird eine thermoplastische Formmasse auf Polysaccharid-Basis bereitgestellt, die eine Matrixphase aus mindestens einem Polysaccharidester umfasst, in der mindestens eine Inhibitorsubstanz enthalten ist. Die erfindungsgemäße Formmasse enthält dabei keinerlei Weichmacher.According to the invention provided a polysaccharide-based thermoplastic molding composition, which comprises a matrix phase of at least one polysaccharide ester, in which at least one inhibitor substance is contained. The inventive Molding material contains no plasticizer.
Überraschenderweise existieren einfache chemische Substanzen, hier als Inhibitoren oder Inhibitorsubstanzen bezeichnet, die nach Zugabe zur Matrixphase aus Celluloseestern eine die thermoplastische Verarbeitung ermöglichende Wirkung zeigen, ohne eine ersichtliche weichmachende Wirkung im Endprodukt hervorzurufen. Dadurch werden ungewöhnlich hohe Festigkeiten (z. B. Zugfestigkeiten von 203 MPa) und Steifigkeiten (z. B. Zugmoduli von 8,4 GPa) z. B. in spritzgegossenen Prüfkörpern erreicht (siehe die unten angeführten Beispiele). Die Inhibitorsubstanzen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie den Abbau der Molekülketten in der Matrixphase verhindern bzw. der art einschränken, dass die Molmasse nach der Verarbeitung über derjenigen liegt, die ohne besagte Zugabe resultiert. Wie in den Beispielen näher erläutert, wird die Reduktion der gewichtsgemittelten Molmasse von 40% für ein System ohne Inhibitoren auf beispielsweise 14% für das mit geeigneten Inhibitoren verringert (siehe Beispiel 6). Darüber hinaus ist die Beweglichkeit der Inhibitoren im fertigen Formteil vernachlässigbar, wie aus dem Fehlen der weichmachenden Wirkung ersichtlich. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Materials ergeben sich durch das Fehlen von Weichmachern hinsichtlich der thermischen Stabilität. So wird die Wärmeformbeständigkeit sogar gegenüber einem konventionellen System mit sehr geringem Weichmacheranteil (10% Triacetin in Celluloseacetat) um 45 K gesteigert, wenn man anstelle des Weichmachers 0,17 wt% NaCl als Inhibitor bei der Verarbeitung auf geeignete Weise zusetzt. Damit erreicht man eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur (Abfall des dynamischen Biegemoduls bei 10 Hz auf 1 GPa) von 195°C.Surprisingly, simple chemical substances, referred to herein as inhibitors or inhibitor substances, which, after addition to the matrix phase of cellulose esters, exhibit an effect on thermoplastic processing without producing an apparent softening effect in the end product. As a result, unusually high strengths (for example tensile strengths of 203 MPa) and stiffnesses (for example tensile moduli of 8.4 GPa), for example. B. in injection-molded specimens reached (see the examples below). The inhibitor substances are characterized in that they prevent or limit the degradation of the molecular chains in the matrix phase such that the molecular weight after processing is above that which results without said addition. As further explained in the Examples, the reduction of the weight average molecular weight from 40% for a system without inhibitors to, for example, 14% for that with suitable inhibitors is reduced (see Example 6). In addition, the mobility of the inhibitors in the finished molding is negligible, as evidenced by the lack of plasticizing effect. Further advance Parts of the material according to the invention result from the lack of plasticizers in terms of thermal stability. Thus, even when compared to a conventional system having a very low plasticizer content (10% triacetin in cellulose acetate), the heat distortion resistance is increased by 45 K, if, instead of the plasticizer, 0.17% by weight NaCl is added as an inhibitor during processing in a suitable manner. This achieves a heat deflection temperature (drop in the dynamic bending modulus at 10 Hz to 1 GPa) of 195 ° C.
Vorzugsweise ist der Polysaccharidester ein Celluloseester ausgewählt aus der Gruppe der Celluloseacetate, Cellulosebutyrate und/oder Celluloseacetatbutyrate.Preferably the polysaccharide ester is a cellulose ester from the group of cellulose acetates, cellulose butyrates and / or Butyrates.
Der Celluloseester weist vorzugsweise einen Substitutionsgrad (DS) von 1,7 bis 3, besonders bevorzugt von 2,3 bis 2,7 auf.Of the Cellulose ester preferably has a degree of substitution (DS) of 1.7 to 3, more preferably from 2.3 to 2.7.
Als Inhibitoren im Sinne der Erfindung eigenen sich alle Substanzen, die einen Kettenabbau während der thermoplastischen Verarbeitung der Formmasse verhindern bzw. einschränken. Als geeignet haben sich Kaliumchlorid und Harnstoff erwiesen. Als besonders ge eignet haben sich weiterhin Substanzen erwiesen, die Na-Ionen enthalten, wie Natriumhydroxid, Natriumchlorid oder Natriumsulfat.When Inhibitors in the sense of the invention are suitable for all substances, a chain degradation during thermoplastic processing Prevent or limit the molding composition. As suitable Potassium chloride and urea have been found. Being particularly suitable have also been found substances containing Na ions, such as sodium hydroxide, sodium chloride or sodium sulfate.
Der Gewichtsanteil der Celluloseester in der Formmasse beträgt vorzugsweise zwischen 99,9999 und 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 99,99 und 95 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 99,9 und 97 Gew.-%.Of the Weight fraction of the cellulose ester in the molding composition is preferably between 99.9999 and 90% by weight, preferably between 99.99 and 95 wt .-% and particularly preferably between 99.9 and 97 wt .-%.
Der Gewichtsanteil der mindestens einen Inhibitorsubstanz, bezogen auf die gesamte Formmasse, beträgt vorzugsweise zwischen 0,0001 und 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,001 und 5 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 3 Gew.-%.Of the Weight fraction of the at least one inhibitor substance, based on the total molding compound is preferably between 0.0001 and 10% by weight, preferably between 0.001 and 5% by weight, and especially preferably between 0.1 and 3 wt .-%.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung der weichmacherfreien thermoplastischen Formmasse, wie sie zuvor beschrieben wurde, bereitgestellt, wobei die mindestens eine Inhibitorsubstanz unter Einwirkung von mechanischen Scherkräften mit der Celluloseester-Matrix homogen vermischt wird. Neben der direkten Zugabe der Inhibitorsubstanzen erweist sich eine spezielle Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft, bei der eine wässrige Lösung des Inhibitors hergestellt wird und die Celluloseester mit dieser Lösung getränkt und anschließend getrocknet werden. Vor der mechanischen Scherung wird so eine homogenere Ausgangsverteilung der Inhibitorsubstanzen in den Celluloseestern erreicht.According to the invention as well as a process for the preparation of the plasticizer-free thermoplastic A molding composition as described above, provided the at least one inhibitor substance under the action of mechanical Shear forces with the cellulose ester matrix is homogeneously mixed. In addition to the direct addition of the inhibitor substances, a proves special embodiment of the invention Method advantageous in which an aqueous solution of the inhibitor is prepared and the cellulose esters with this Soaked solution and then dried become. Before the mechanical shear becomes a more homogeneous output distribution achieved the inhibitor substances in the cellulose esters.
Das Vermischen erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 0°C und 450°C, bevorzugt zwischen 100°C und 350°C und besonders bevorzugt zwischen 150°C und 300°C.The Mixing is preferably carried out at temperatures between 0 ° C. and 450 ° C, preferably between 100 ° C and 350 ° C and more preferably between 150 ° C and 300 ° C.
Eine
bevorzugte Ausführung der Herstellung des erfindungsgemäßen
Materials erfolgt folgendermaßen:
Celluloseacetat-Pulver
mit einem Substitutionsgrad von 2,63 wird unter Vakuum bei 80°C
für 24 h getrocknet. Eine bestimmte Menge (siehe Beispiele)
der Modifikatorsubstanz wird mittels eines schnell rotierenden Mixers für
ca. 5 min mit dem Celluloseacetat vorgemischt. Anschließend
wird die entstandene Mischung mit einem Kneter bei Temperaturen
im Bereich von 180 bis 300°C und Rotationsgeschwindigkeiten
zwischen 50 und 350 Rotationen pro Minute (rpm) homogenisiert. Mischzeiten
liegen im Bereich zwischen 5 und 60 min, bevorzugt zwischen 10 und
30 min. Zur weiteren Homogenisierung erfolgt eine Extrusion auf
einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder bei Temperaturen
zwischen 200 und 350°C und einer Schneckendrehzahl zwischen
10 und 350 rpm. Das Extrudat wird mit einem handelsüblichen
Stranggranulator zerkleinert und spritzgegossen. Die Zylindertemperaturen
liegen dabei zwischen 210 und 250°C und Werkzeugtemperaturen
zwischen 80 und 140°C.A preferred embodiment of the preparation of the material according to the invention is carried out as follows:
Cellulose acetate powder with a degree of substitution of 2.63 is dried under vacuum at 80 ° C for 24 h. A certain amount (see examples) of the modifier substance is premixed with the cellulose acetate for about 5 minutes by means of a fast rotating mixer. Subsequently, the resulting mixture is homogenized with a kneader at temperatures ranging from 180 to 300 ° C and rotational speeds between 50 and 350 rotations per minute (rpm). Mixing times are in the range between 5 and 60 minutes, preferably between 10 and 30 minutes. For further homogenization, an extrusion is carried out on a co-rotating twin-screw extruder at temperatures between 200 and 350 ° C and a screw speed between 10 and 350 rpm. The extrudate is comminuted with a commercial strand pelletizer and injection molded. The cylinder temperatures are between 210 and 250 ° C and mold temperatures between 80 and 140 ° C.
Für lösliche Inhibitorsubstanzen (siehe Beispiele) eignet sich auch die folgende Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine definierte Menge des Inhibitors wird in einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, unter Einwirkung mechanischer Scherkräfte vollständig gelöst. Anschließend wird eine definierte Menge der Celluloseester zugegeben und eine homogene Dispersion, ebenfalls unter Einwirkung mechanischer Kräfte, hergestellt. Danach erfolgt eine Trocknung des so entstandenen Premix unter Vakuum bei 50°C. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie oben beschrieben durch Kneten, Extrusion und Spritzguss.For soluble inhibitor substances (see examples) are suitable also the following variant of the invention Process. A defined amount of the inhibitor is in a suitable Solvent, preferably water, under the action of mechanical Shear forces completely solved. Subsequently a defined amount of the cellulose esters is added and a homogeneous dispersion, also under the action of mechanical forces, produced. This is followed by drying of the resulting premix under vacuum at 50 ° C. Further processing takes place as described above by kneading, extrusion and injection molding.
Erfindungsgemäß werden ebenso Formteile bereitgestellt, die aus der zuvor beschriebenen Formmasse herstellbar sind.According to the invention also provided moldings, which from the previously described Molding material can be produced.
Die
erfindungsgemäßen Formteile weisen dabei vorzugsweise
eine Zugfestigkeit von mindestens 100 MPa, bevorzugt mindestens
130 MPa, weiter bevorzugt mindestens 150 MPa und besonders bevorzugt
mindestens 175 MPa auf. Diese Zugfestigkeiten werden an einem Prüfstab
nach
Weiterhin
weisen die erfindungsgemäßen Formteile einen Zugmodul
von mindestens 5 GPa, bevorzugt mindestens 6 GPA, weiter bevorzugt
mindestens 7 GPa und besonders bevorzugt mindestens 8 GPa auf. Diese
Zugmoduli werden dabei an einem Prüfstab nach
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Formteils bereitgestellt, bei dem eine Formmasse, wie sie zuvor beschrieben wurde, thermoplastisch verarbeitet wird. Die thermoplastische Verarbeitung erfolgt hierbei vorzugsweise durch Extrusion, insbesondere Profil- und Folienextrusion, Spritzgießen, Spritzblasen, Pressen, oder Schmelzspinnen.Farther is a method for producing the above-described molded part provided in which a molding composition, as described above was, is processed thermoplastically. The thermoplastic processing takes place here preferably by extrusion, in particular profile and film extrusion, injection molding, injection blow molding, pressing, or melt spinning.
Verwendung finden die erfindungsgemäßen Formteile als hochfestes und/oder hochbeanspruchtes Konstruktionsbauteil, als Platte, Folie, Borste, Monofilament oder Faser in den Bereichen Transport und Verkehr, Industrieausrüstung, Maschinen- und Anlagenbau, Haushaltsgeräte, Behälterbau, Medizintechnik, Elektrik und Elektronik.use find the moldings of the invention as a high strength and / or highly stressed construction component, as a plate, foil, Bristle, monofilament or fiber in the field of transport, Industrial equipment, mechanical and plant engineering, household appliances, Tank construction, medical technology, electrics and electronics.
Anhand der nachfolgenden Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen einschränken zu wollen.Based The following examples are intended to illustrate the invention Subject to be explained in more detail, without this restrict to the specific embodiments shown here to want.
Beispiel 1example 1
Celluloseacetat-Pulver
L60/90 der Fa. Eilenburg mit einem über magnetische Kernresonanz
bestimmten DS von 2,63 wird übernacht bei 80°C
in einem Vakuumtrockenschrank vorgetrocknet. Mit einem schnell rotierenden
Küchenmixer wird ein Premix hergestellt, der 3,1 g Harnstoff
und 100 g vorgetrocknetes Celluloseacetat-Pulver enthält
und eingeschweißt in einer Polyethylentüte übernacht
gelagert wird. Der Premix wird in einem Kneter W 350 E der Fa. Brabender
für 20 min bei 230°C und einer Drehzahl von 150
rpm homogenisiert. Nach Austragung und Zerkleinerung des Compounds
wird dieses in einem gleichlaufenden Doppelschneckenextruder (Haake
Minilab) bei 230°C und 200 rpm weiter homogenisiert, ausgetragen
und granuliert (Granulator SGS 25-E4 der Fa. Scheer). Der anschließende
Spritzguss erfolgt auf einem Haake Minijet bei einer Zylindertemperatur
von 230°C und einer Werkzeugtemperatur von 110°C.
Es werden Prüfstäbe nach
Beispiel 2Example 2
Wie Beispiel 1, nur mit 0,5 g Natriumhydroxid-Pulver anstelle von Harnstoff.As Example 1, with only 0.5 g of sodium hydroxide powder instead of urea.
Beispiel 3Example 3
175 mg Natriumchlorid (3 mmol Na in NaCl) wird in 200 ml entmineralisiertem Wasser unter Rühren aufgelöst. Anschließend werden 100 g Celluloseacetat-Pulver L60/90 der Fa. Eilenburg in die Lösung eingebracht und durch Mischen eine homogene Dispersion hergestellt. Diese Dispersion wird für mindesten 24 h bei 50°C unter Vakuum getrocknet. Mit dem so hergestellten Premix wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch ohne die Verwendung eines Kneters, d. h. der Premix wird direkt extrudiert.175 mg of sodium chloride (3 mmol Na in NaCl) is demineralized in 200 ml Water dissolved with stirring. Subsequently are 100 g of cellulose acetate powder L60 / 90 from. Eilenburg in The solution is introduced and mixed by mixing a homogeneous Dispersion produced. This dispersion will last for at least Dried at 50 ° C under vacuum for 24 h. With the so produced Premix is processed as in Example 1, but without the use a kneader, d. H. the premix is extruded directly.
Beispiel 4Example 4
Wie Beispiel 3, nur mit 224 mg Kaliumchlorid (3 mmol K in KCl) anstelle von Natriumchlorid.As Example 3, with only 224 mg of potassium chloride (3 mmol K in KCl) instead of sodium chloride.
Beispiel 5Example 5
Wie Beispiel 3, nur mit 213 mg Natriumsulfat (3 mmol Na in Na2SO4) anstelle von Natriumchlorid.As in Example 3, only with 213 mg of sodium sulfate (3 mmol Na in Na 2 SO 4 ) instead of sodium chloride.
Beispiel 6Example 6
Wie Beispiel 3, nur mit 120 mg Natriumhydroxid (3 mmol Na in NaOM) anstelle von Natriumchlorid.As Example 3, with only 120 mg sodium hydroxide (3 mmol Na in NaOM) instead of sodium chloride.
Beispiel 7Example 7
Für Vergleichszwecke werden 100 g Celluloseacetat-Pulver L60/90 der Fa. Eilenburg in entmineralisiertes Wasser eingebracht, wie beschrieben gemischt, getrocknet und wie in Beispiel 3 verarbeitet.For For comparison purposes, 100 g of cellulose acetate powder L60 / 90 of Fa. Eilenburg introduced into demineralized water, as described mixed, dried and processed as in Example 3.
In
Tabelle 1 sind die mechanischen Eigenschaften erfindungsgemäßer
Materialien nach den Beispielen 1 bis 6 gegenüber dem Vergleichsbeispiel
7 ohne Inhibitor, gegenüber dem kommerziell erhältlichen
Material Biograde 200C (FKuR GmbH), das einen Weichmacher enthält
und gegenüber dem nicht verarbeiteten Celluloseacetat-Pulver,
sowie ermittelte gewichtsgemittelte Molmassen MW dargestellt.
Die Bestimmung der mechanischen Kennwerte erfolgte nach
Die Bestimmung der Molmasse erfolgte durch Gelpermeationschromatographie (GPC). Dabei wurden 22 mg der zu untersuchenden thermoplastisch verarbeiteten Formmasse oder des thermoplastisch verarbeiteten Ausgangsesters in 4 ml Dichlormethan/Methoanol (90:10 Vol.-%:Vol.-%) bei Raumtemperatur gelöst und 24 h gelagert. Die eigentliche Messung erfolgte mit konventioneller GPC (Polystyrol-Standards) über eine HPLC-Pumpe (Waters 515), einen Autosampler (Waters 717 plus), Säulenofen und UV-Vis-Detektor (Waters 2487) bei einer Wellenlänge von 254 nm und einem RI-Detektor (Waters 2414) bei 25°C. Die verwendete Säulenbank basierte auf Polystyrol-Divinylbenzen (Polymer Laboratories) mit einer Vorsäule (PL gel, 10 μm) und drei Folgesäulen (PL gel, 20 μm, MIXED-A).The Determination of the molecular weight was carried out by gel permeation chromatography (GPC). In this case, 22 mg of the thermoplastic to be examined processed molding material or the thermoplastic processed starting ester in 4 ml of dichloromethane / methanol (90:10 vol.%: vol.%) at room temperature dissolved and stored for 24 h. The actual measurement was done with conventional GPC (polystyrene standards) via an HPLC pump (Waters 515), an autosampler (Waters 717 plus), column oven and UV-Vis detector (Waters 2487) at one wavelength of 254 nm and a RI detector (Waters 2414) at 25 ° C. The column bank used was based on polystyrene divinylbenzene (Polymer Laboratories) with a precolumn (PL gel, 10 μm) and three subsequent columns (PL gel, 20 μm, MIXED-A).
Wie aus dem der Spalte ”Molmassenabbau” deutlich wird, verringern die verwendeten Inhibitoren den Abbau von 41% für die Probe ohne Inhibitorzusatz auf bis zu 14% in Beispiel 6. Anhand der mechanischen Werte wird eindrucksvoll dargelegt, dass die erfindungsgemäßen Formteile deutlich bessere Festigkeiten und Steifigkeiten aufweisen.As from the column "Molmassenabbau" becomes clear, the inhibitors used reduce the degradation by 41% the sample without inhibitor addition up to 14% in Example 6 The mechanical values are impressively demonstrated that the inventive Molded parts have significantly better strength and stiffness.
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