DE2522190B2 - Verwendung von folien auf der grundlage von styrolpolymerisaten zum herstellen von formkoerpern nach dem vakuumtiefziehverfahren - Google Patents
Verwendung von folien auf der grundlage von styrolpolymerisaten zum herstellen von formkoerpern nach dem vakuumtiefziehverfahrenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Folien zur Herstellung von Formkörpern nach dem
Vakuumtiefziehverfahren, welche aus Mischungen aus Polystyrol und Dien-Styrol-Segmentpolymerisaten des
Typs A-B-A hergestellt worden sind, wobei A die Styrol- und B die Butadien- oder Isoprenstruktur darstellt.
Es ist bekannt, Polystyrol durch Zusätze von elastomeren
Stoffen gegen Schlag- und Stoßbeanspruchung weniger anfällig zu machen. Derartige sogenannte
schlagfeste Polystyroltypen werden bekanntlich hergestellt durch Abmischen von Styrolhomo- oder Co-
oder Pfropfpolymerisaten mit kautschukelastischen Stoffen. Es ist aber auch bekannt, schlagfeste Polystyroltypen
durch Pfropfpolymerisation herzustellen. Es ist auch grundsätzlich bekannt, als schlagfestmachende,
elastomere Komponente sogenannte Butadien-Styrol-Segment- oder Blockpolymerisate zu verwenden.
Man unterscheidet hier die sogenannten A-B- oder A-B-A-Typen, wobei A die Styrol- und
B die Dienstruktur bedeutet Der Anteil an weichmachendem Butadien oder Isopren in diesen Segmentpolymerisaten
schwankt im allgemeinen zwischen 50 und 85, vorzugsweise zwischen 55 und 80 Gewichtsprozent
Die durch Abmischen von Polystyrol und Segmentpolymerisaten erhaltenen schlagfesten Polystyroltypen
konnten jedoch bei der Herstellung von Formkörpern hinsichtlich ihrer Schlagfestigkeit noch nicht befriedigen.
So beträgt bei einem Anteil von 8 Gewichtsprozent an Segmentpolymerisat die Kerbschlagzähigkeit
lediglich 3,9 cm-kg/cm (DT-AS 15 69 311, Tabelle
III).
Man hat daher zur Verbesserung die Segmentpolymerisate abgemischt mit anderen schlagfesten Polystyroltypen
(DT-AS 16 94 879, DT-OS 16 69 662) oder auch Mischungen aus schlagfestem Polystyrol, Homopolystyrol
und Segmentpolymerisaten hergestellt (DT-OS 2128 503). Auch hat man zur Verbesserung
versucht, zusätzlich Schmiermittel einzuarbeiten (DT-OS 20 55 891, DT-OS 21 63 248). Wie aus dem
Stand der Technik zu entnehmen ist, erfordern die Formmassen, um zu vergleichbaren Werten der Schlagzähigkeit
mit üblichen schlagfesten Polystyroltypen zu gelangen, Zusätze von 20 und mehr Gewichtsprozent
an Segmentpolymerisaten zum Styrolhomopolymerisat gegenüber einem Kautschukanteil von
etwa 8 Gewichtsprozent bei vergleichbaren Werten.
Es wurde nun gefunden, daß man schlagfeste Formkömer mit hoher Transparenz und glänzender Oberfläche
erhält, wenn man Folien, die aus Mischungen aus 85 bis 95 Gewichtsprozent Polystyrol und 5 bis
15 Gewichtsprozent eines Dien-Styrol-Segmentpolymerisates
des Typs A-B-A, worin A die Styrol- und B die Butadien- oder Isoprenstruktur darstellt, hergestellt
woroen sind, nach dem Vakuumtiefziehverfahren zu Formkörpern verarbeitet.
Geeignete Segmentpolymerisate des Typs A-B-A, die im Handel erhältlich sind, besitzen RSV-W3rte in
Toluol (C = 0,2 g/dl) zwischen 0,80 und 1,30 und Diengehalte zwischen 55% und 80%, wobei als Dien
Isopren oder vorzugsweise Butadien enthalten ist. Das Mollgewicht, gelchromatographisch bestimmt, liegt
dabei zwischen 60000 und 130000.
Bei Verwendung der höhermolekularen Segmentpoiymerisate
des Typs A-B-A, d. h. solche mit einem RSV-Wert >l,0, vorzugsweise
>1,15 wird die Festigkeit bereits ab Mengen von 5 Gewichtsprozent in der Mischung sichtbar, man wird jedoch auch hier vorteilhaft
8 bis 15 Gewichtsprozent des Segmentpolymerisates einsetzen. Bei Verwendung der niedermolekularen
Segmentpolymerisate des A-B-A-Typs wird man jedoch mehr als 5 Gewichtsprozent, vorteilhaft
10 bis 15 Gewichtsprozent einsetzen.
Als Styrolpolymerisate verwendet man vorzugsweise Homopolystyrol mit K-Werten zwischen 55 und 70,
vorzugsweise zwischen 60 und 68. Es können jedoch auch sogenannte halbschlagfeste Polystyroltypen eingesetzt
werden, in welchen der Kautschukanteil nicht über 5% liegt Als Kautschuktypen werden dabei die
üblichen Polybutadientypen oder Butadien-Styrol-Typen verwendet, wobei als Polystyroltypen insbesondere
Pfropfpolymerisate eingesetzt werden. Es können jedoch auch sogenannte Abmischungen verwendet
werden.
Copolymerisate sind weniger geeignet, da die notwendigen
erhöhten Verarbeitungstemperaturen zu einer zunehmenden Schädigung des Segmentpolymeren
führen.
Die Styrolpolymerisate können wie üblich von ihrer Herstellung her bis zu 8 Gewichtsprozent, bezogen
auf die Mischung der üblichen Weichmacher, enthalten. Als Weichmacher seien genannt Paraffinöl,
Ester der Phthalsäure, Ester der Sttearinsäure. Die weichmachenden Mittel werden jedoch nicht nachträglich
in die Mischungen bzw. die Styrolpolymerisate eingearbeitet, da damit die gewünschte Verbesserung
nicht erzielt wird. Vorzugsweise werden die Segmentpolymerisate in Mengen von 8 bis 15 Gewichtsprozent
und die genannten Styrolpolymerisate entsprechend in Mengen von 85 bis 92 Gewichtsprozent verwendet.
Die Herstellung der Mischung kann nach den gebräuchlichen Verfahren erfolgen, d. h. in Knetern,
auf Walzwerken und direkt auf dem für die Folienextrusion verwendeten Extruder, sofern dessen Mischwirkung
ausreichend ist Üblicherweise sollten dabei Temperaturen von 2000C nicht wesentlich überschritten
werden.
Die Herstellung der Flachfolien erfolgt nach den für schlagfestes Polystyrol üblichen Extrusionsverfah-
Das verwendete Styrolhomopolymerisat kann üb-
liehe Zuschlagstoffe wie Farbstoffe und/oder Antistatika
enthalten.
Erst durch die Verwendung der Mischungen bei der Herstellung der Formkörper nach dem Vakuumtiefziehverfahren
werden Formkörper mit ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften, hoher Transparenz und
glänzender Oberfläche erhalten,
Auf einem Mischwalzwerk werden Abmischungen aus 85 Gewichtsteilen eines Homopolystyrols (Vicat-Erweichungstemperatur
88ÜC, I5-Wert 8 g/10 min.
Temperatur 135°C, Walzzeit 15 min) und zwei verschiedene handelsübliche Styrol-Butadien-Styrol-Segment-Copolymere
(ABAa) RSV-Wert 1,19, [C = 0,2 g/dl] gemessen in Toluol, Butadiengehalt 67%), (ABA b) RSV-Wert 0,84, [C = 0,2 g/dl] gemessen in
Toluol, Butadiengehalt 57 %) hergestellt. Das Walzfell wird zu Splittgranulat gemahlen und daraus eine 1 mm
starke Folie hergestellt. Aus dieser Folie werden Getränkebecher (6 g) tiefgezogen.
In der folgenden Tabelle sind die Versuchsergeb-
nisse im Vergleich mit schlagfesten Polystyroltypen des Standes der Technik zusammengefaßt.
Versuch A gibt die Ergebnisse an einem normalen Polystyrol und Versuch D die Ergebnisse an einem handelsüblichen
schlagfesten Polystyrol mit etwa 8% Kautschukgehalt wieder. Die Versuche B und C sind
erfindungsgemäß. Es iji daraus zu ersehen, daß erst
durch die zusätzliche Verarbeitung nach dem Tiefziehverfahren in Verbindung mit dem Mischungsverhältnis
bessere Werte erzielt werden.
Schlag- und Kerbschlagzähigkeit nach DIN 54 453 können naturgemäß nur zur Beschreibung der Festigkeitseigenschaften
des Rohstoffes herangezogen werden. Zur Ermittlung der Festigkeit tiefgezogener Getränkebecher
wurde auf eine bestimmte Stelle der Seitenfläche ein 100-g-Pendelhammer fallengelassen.
Die Fallhöhe, bei der 50% der Becher zu Bruch gingen, ist jeweils in den Tabellen angegeben.
Die stark vergrößerte Relation der Pendelfallhöhe zur Schlag- bzw. Kerbschlagzähigkeit macht bei den
erfindungsgemäßen Abmischungen den festigkeitserhöhenden Effekt des Tiefziehens deutlich.
(A)
(B)
(C)
(D)
Homopolystyrol
ABA - erhöhtes MG a)
ABA - niedrigeres MG b)
Schlagf. Polystyrol 8% Kautschuk
ABA - erhöhtes MG a)
ABA - niedrigeres MG b)
Schlagf. Polystyrol 8% Kautschuk
Schlagzähigkeit (kpcm/cm2)*)
(DIN 54453)
(DIN 54453)
Kerbschlagzähigkeit*)
(DIN 54453)
(DIN 54453)
Pendelschlaghöhe auf die Seite des tiefgezogenen Bechers
Pendelgewicht 100 g · (cm)
*) Vor dem Tiefziehen.
Pendelgewicht 100 g · (cm)
*) Vor dem Tiefziehen.
100
20
<5 85
15
15
— | — | 100 |
20 | 19 | 85 |
3,3 | 3,1 | 7 |
>80 | >80 | 50 |
k. Br. | k. Br. |
dem Tiefziehverfahren Getränkebecher hergestellt.
A-B-A
Auf einem Mischwalzwerk werden unter Verwendung der in Beispiel 1 genannten Bestandteile in an- 45 A-B-A
deren Mischungsverhältnissen, Folien und daraus nach
c) RSV-Wert 0,92, (C = 0,2 g/dl gemessen in Toluol) Butadiengehalt 70%;
d) RSV-Wert 1,22 (C = 0,2 g/dl gemessen in Toluol) Isoprengehalt 78,2%.
(A) | (B) | (E) | (C) | (D) | (F) | |
Homopolystyrol | 100 | 85 | 90 | 85 | — | 90 |
ABA - hochm. a) | - | 15 | - | - | - | - |
ABA - niedermo. b) | - | - | - | 15 | - | - |
ABA - lüedrigm. c) | - | - | 10 | - | - | - |
ABA - Basis Isopren d) | - | - | - | - | - | 10 |
Schlagf. !Polystyrol | - | - | - | - | 100 | - |
8% Kautschuk | ||||||
Schlagzähigkeit (kpcm/cm2) | 20 | 20 | 23 | 19 | 85 | 29 |
Kerbschlagzähigkeit (kpcm/cm2) | 2 | 3,3 | 2,5 | 3,1 | 7,0 | 4,1 |
Pendelschlag (cm Fallhöhe) | <5 | >80 | >80 | >80 | 50 | 60 |
Die Beispiele A und D sind Vergleichsbeispiele, die Beispiele B und C entsprechen denen des Beispiels
1. Das Beispiel E zeigt, daß mit Abmischungen im Verhältnis 90 Gewichtsprozent Homopolystyrol
und 10 Gewichtsprozent Butadien-Styrolsegmentpolymerisat (ABA) die Festigkeitseigenschaften nach üblichen
Prüfmethoden völlig unzureichend sind, daß die tiefgezogenen Becher bruchfest sind.
Gegenüber Bechern aus der Vergleichsprobe (D) sind solche aus den Abmischungen (B), (C), (E),
(F) transparent bis glasklar und besitzen einen hohen Oberfiächenglanz.
Es wurde eine Mischung von Polystyrol-Granulat und aus einem in Granulatform vorliegenden Butadien-Styrol-Segmentpolymerisat
niedrigen Molekulargewichts (ABA b]) entsprechend Beispiel 2, E auf
einen 90er Folienextruder (25 D) verarbeitet. Die Granulatmischung ließ sich ohne weiteres zu Folien
verarbeiten und diese zu Bechern weiterverarbeiten, Die Pendelschlagwerte an diesen Bechern betrugen
60 cm.
Ersetzt man das Homopolystyrol teilweise oder ganz durch schlagfestes oder halbschlagfestes Polystyrol,
so zeigt sich, bei Einsatz von schlagfestem Polystyrol (Vergleichsbeispiel J) keine Verbesserung am tiefgezogenen
Formkörper. Bei Einsatz von sogenannten halbschlagfestem Polystyrol (Beispiel G und H) ist
jedoch eine deutliche Verbesserung feststellbar, die Transparenz der Formkörper ist bei Einsatz dieser
schlagfesten Typen jedoch selbstverständlich etwas geringer,
(A)
(G)
(H)
(J)
(D)
Homopolystyrol | 100 | 2 | — | — | 30 | — |
Schlagf. Polystyrol, 4,5% Kautschukanteil | - | <5 | 95 | 90 | - | - |
Schlagf. Polystyrol, 8% Kautschukanteil | - | - | - | 65 | 100 | |
ABAb) | - | 5 | 10 | 5 | - | |
Schlagfestigkeit (kpcm/cm2) | 20 | 68 | 100 | 90 | 85 | |
Kerbschlagzähigkeit (kpcm/cm2) | 6,1 | 6,6 | 6,5 | 7,0 | ||
Pendelschlag (cm Fallhöhe) | >80 | >80 | 35 | 50 | ||
Vergleichsbeispiel | Tabelle IV |
Der Austausch eines Teils des ABA-Segmentpolymers
durch Paraffinöl führt nicht zu den gleichen Festigkeitswerten wie bei ausschließlicher Verwendung
von ABA. Das Paraffinöl wird dabei auf einem Mischwalzwerk «n das Homopolystyrol eingearbeitet,
bevor das ABA Segmentpolymere zugegeben wurde. Die Vergleichsbeispiele K und L entsprechen dem
in den DT-OS 20 55 891 und DT-OS 21 63 248 beschriebenen Stand der Technik.
(K)
(L)
Homopolystyrol | 85 | 90 |
Paraffinöl | 5 | 5 |
ABA b) | 10 | 5 |
Schlagfestigkeit (kpcm/cm2) | 20 | 20 |
Kerbschlagzähigkeit | 2,6 | 2,0 |
(kpcm/cm2) | ||
Pendelschlag (cm Fallhöhe) | 34 | 12 |
Claims (3)
1. Verwendung von Folien, die durch Extrudieren einer Mischung aus 85 bis 95 Gewichtsprozent
Polystyrol oder halbschlagfestem Polystyrol und 5 bis 15 Gewichtsprozent eine: Dien-Styrol-Segmentpolymerisates
des Strukturtyps A-B-A, worin A die Styrol- und B die Butadien- oder Isoprenstruktur
darstellt, hergestellt worden sind, zum Herstellen )0
von Formkörpern nach dem Vakuumtiefziehverfahren.
2. Verwendung von Folien nach Anspruch I1
worin das Polystyrol ein Homopolystyrol darstellt.
3. Verwendung von Folien nach den Ansprü- ,5
chen 1 und 2, worin das Dien-Styrol-Segmentpolymerisat
einen Dienanteil von 50 bis 80 Gewichtsprozent besitzt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BHN | Withdrawal |