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DE1919341C3 - Thermoplastische Formmassen mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit auf der Basis von Polyolefinen - Google Patents

Thermoplastische Formmassen mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit auf der Basis von Polyolefinen

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DE1919341C3
DE1919341C3 DE1919341A DE1919341A DE1919341C3 DE 1919341 C3 DE1919341 C3 DE 1919341C3 DE 1919341 A DE1919341 A DE 1919341A DE 1919341 A DE1919341 A DE 1919341A DE 1919341 C3 DE1919341 C3 DE 1919341C3
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Germany
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percent
propylene
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block copolymer
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DE1919341A
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DE1919341B2 (de
DE1919341A1 (de
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Roger Martigues Iamurri (Frankreich)
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Naphtachimie SA
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Naphtachimie SA
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Publication date
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf neue Formmassen auf der Basis von Polyolefinen, die eine verbesserte Kerbschlagzähigkeit und gleichzeitig eine hohe Bruchdehnung und gute Fließfähgiekit aufweisen, so daß sie leicht mit Hilfe der üblichen Spritzgießverfahren verarbeitet werden können.
Es ist bekannt, daß man bei Polymerisationen mit Ziegler-Katalysatoren Polyäthylene mit relativ niederem Molekulargewicht und hoher Kristallinität erhält, die sich spritzgießen lassen. Der Nachteil dieser Polymerisate liegt in ihrer ziemlich niedrigen Kerbschlagzähigkeit; infolgedessen sind sie für bestimmte Anwendungsgebiete ungeeignet.
Es ist ebenfalls bekannt, daß Polymerisate mit höherem Molekulargewicht eine bessere Kerbschiagzähigkeit aufweisen. Diese Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit geht aber Hand in Hand mit einer Verminderung der Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand derart, daß sich diese Polymerisate nur schwer mit Hilfe von Spritzgießverfahren verarbeiten lassen.
Man kann auch Polymerisate mit schlechter Kerbschlagzähigkeit mit praktisch amorphen Homopolymerisaten oder Mischpolymerisaten von Olefinen vermischen, die gute elastische Eigenschaften aufweisen. Man erhält auf diese Weise Gemische mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit und guter Fließfähigkeit, die aber bei niederen Temperaturen nur eine geringe Bruchdehnung aufweisen, so daß die daraus hergestellten Formkörper sehr spröde sind.
Es ist weiterhin bekannt, in Polyäthylen eine bestimmte Menge eines Blockmischpolymeren aus Äthylen und Propylen einzuarbeiten, dessen Blöcke durch abwechselndes Homopolymerisieren von Äthylen und Propylen erhalten werden. Derartige Formmassen sind zwar in geschmolzenem Zustand gut fließfähig, ihre Kerbschlagzähigkeit ist aber gegenüber dem Polyäthylen nicht verbessert.
Es wurde auch bereits versucht, in gewissen Mengen Polypropylen in Polyäthylen einzuarbeiten, aber diese beiden Polymerisate sind schlecht miteinander verträglich, und ihre Gemische weisen mäßige mechanische Eigenschaften auf, vor allem eine niedere Bruchdehnung und eine niedere Kerbschlagzähigkeit.
Es wurde nun gefunden, daß sich in Polyäthylen bestimmte Blockmischpolymerisate einarbeiten lassen, die ein oder zwei durch Polymerisation von Propylen erhaltene Blöcke und einen durch statistische Copolymerisation eines Gemisches aus Äthylen und Propylen erhaltenen Block enthalten und daß diese Formmassen überraschende mechanische Eigenschaften aufweisen, die einen ausgezeichneten Kompromiß zwischen Steifigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Bruchdehnung und Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand darstellen.
. Die Erfindung bringt somit thermoplastische Form-
massen mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit auf der Basis von Gemischen aus Polyäthylen nach Ziegler-Natta und Äthylen-Propylen-Blockmischpolymerisaten nach Ziegler-Natta und sind dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 50 bis 98 Gewichtsprozent Polyäthylen, das eine hohe Dichte > 0,960 aufweist, sowie 2 bis 50 Gewichtsprozent eines Blockmischpolymerisates aus Äthylen und Propylen bestehen, das aus 5 bis 50 Gewichtsprozent eines statistischen Copolymerisates eines Gemisches aus Äthylen und Propylen, enthaltend etwa 60 bis 85 Gewichtsprozent Äthylen, hergestellt worden ist und dem ein durch Polymerisation von Propylen erhaltener Block vorausgeht und; oder folgt.
Das Blockmischpolymerisat enthält vorzugsweise
den Block aus der statistischen Copolymerisation eines Gemisches aus Äthylen und Propylen in einer Menge von etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Blockmischpolymerisat.
Wie viel Copolymerisat mit statistischer Verteilung
in das Polyäthylen eingearbeitet werden soll, hängt von den Eigenschaften der gewünschten Formmassen ab. So nimmt mit zunehmendem Gehalt an Blockmischpolymerisat die Kerbschlagzähigkeit der Formmassen zwar zu, ihre Steifigkeit jedoch nimmt leicht ab.
Das erfindungsgemäße Gemisch von Polyäthylen und Blockmischpolymerisat läßt sich in üblicher Weise leicht herstellen. Es können z. B. die pulverförmigen Komponenten miteinander vermischt und dann mit Hilfe eines gebräuchlichen Kneters im geschmolzenen Zustand miteinander verknetet werden.
Dank ihres guten Fließvermögens, ihrer Steifigkeit und ihrer Kerbschlagzähigkeit lassen sich die erfindungsgemäßen Formmassen, z.B. durch Spritzgießen, zu großen Gegenständen verformen, die sehr steif und schlagzäh sein sollen und sehr unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden können, wie Abfalleimer, Kästen, Lattenkisten oder -körbe zum Transportieren von Obst und Gemüse oder Flaschenständer.
In den folgenden Beispielen wurden die Eigenschaften der neuen Formmassen und ihrer Bestandteile gemäß folgenden Verfahren gemessen.
Der Schmelzindex wurde in Gramm Masse je 10 Minuten gemäß ASTM 1238-52T unter einer Belastung von 2,160 kg bei einer Temperatur von 1900C für Polyäthylen und einer Temperatur von 2300C für die Mischpolymerisate und die verschiedenen Formmassen bestimmt.
Die Kerbschlagzähigkeit wurde in kg cm/cm2 nach Charpy an einem 120mm langen, 10mm breiten und 4 mm dicken rechteckigen Prüfkörper aus der zu untersuchenden Masse bestimmt. Eine 4 mm lange und 2 mm tiefe Kerbe in einem Schnittwinkel von 45° wurde parallel zur Dicke des Prüfkörpers in der Achse einer der beiden 120x 4 mm-Flächen angebracht und der Schlagpendel auf die der Kerbe gegenüberliegenden Fläche auftreffen gelassen.
Die Biegefestigkeit wurde in kg/cm2 mit Hilfe der
Apparatur Dynstat des Centre d'Etude des Matieres Plastiques gemessen.
Die Bruchdehnung wurde gemäß der Norm ISO R 527 gemessen und in Prozent angegeben.
Als letztes wurde die Fließfähigkeit in der Schnecke mit Hilfe einer Spritzpresse Netstal bestimmt. Dabei wurde die auf 225° C gebrachte Masse unter einem Druck von 865 bar in eine bei 25° C gehaltene Schnekken- oder Spiralform gepreßt Das Polymerisat drang so weit in die Form ein, bis es erhärtete; die Fließfähigkeit in der Schnecke wird angegeben als die Länge der erhaltenen Kunststoffspirale in Millimetern.
Beispiel 1
80 Gewichtsteile Polyäthylen Ziegler, Dichte 0,963 und 20 Gewichtsteile Blockmischpolymerisat wurden zunächst im pulverigen Zustand und dann im geschmolzenen Zustand mit Hilfe einer Doppelschnekkenstrangpresse miteinander vermischt und verknetet. Das Blockmischpolymerisat war in folgender Weise hergestellt worden: In einer ersten Stufe wurden ein Gemisch aus Äthylen und Propylen zu einem Copolymerisat mit statistischer Verteilung polymerisiert, das 15 Gewichtsprozent des Blockmischpolymerisates ausmachte und etwa 70 Gewichtsprozent Äthyleneinheiten enthielt; in einer zweiten Phase wurde die Polymerisation mit Propylen alleine fortgesetzt, bis der erhaltene Block aus Propylenhomopolymerisat 85 Gewichtsprozent des Blockmischpolymerisates ausmachte.
Die Eigenschaften der beiden Komponenten des Gmisches und der erhaltenen Formmasse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Tabelle
Schmelzindex Kerbschlagzähigkeit,
cm kg/cm2 		bei0°C Biegefestigkeit Bruchdehnung
(%)		 bei 00C Fließfähigkeit
in der Schnecke
(g/10 min) bei 23°C 2 (kg/cm2) bei 23°C 300 (mm)
Polyäthylen d 0,963 6 3,5 680 1200 360
(bei 190° C) 15 600
Blockmischpolymerisat 2 40 425 900 480
(bei 23O0C) 6 600
Formmasse (Polyäthylen 3 10 630 700 370
80%, Blockmischpoly (bei 230° C)
merisat 20%)
Beispiel 2
In gleicher Weise wie im Beispiel 1 wurde ein Gemisch aus 90 Gewichtsteilen des gleichen Polyäthylens und 10 Gewichtsteilen Blockmischpolymerisat miteinander verknetet. Das Blockmischpolymerisat war durch folgende dreistufige Polymerisation erhalten worden:
1. Stufe
Homopolymerisation von Propylen bis zu 60 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisats.
2. Stufe
Statistische Copolymerisation eines Gemisches aus Äthylen und Propylen bis der erhaltene Block 10 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisates ausmachte und 67 Gewichtsprozent Äthyleneinheiten enthielt.
45
3. Stufe
Homopolymerisation von Propylen zu einem Block, der 30 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisates ausmacht.
Die Eigenschaften des Blockmischpolymerisates und gehen aus der folgenden Tabelle 2 hervor.
der Formmasse, enthaltend 90% Polyäthylen,
Tabelle
Blockmischpolymerisat
Formmasse (Polyäthylen
90%, Blockmischpolymerisat 10%)
Schmelzindex
(g/10 min
bei 230"C)
1,3
4,8
Kerbschlagzähigkeit cm kg/cm2
bei 23° C
35
12
bei 0"C
Biegefestigkeit
(kg/cm2)
450
550
Bruchdehnung
bei 23°C
600
1100
bei 00C
300
400
Fließfähigkeit
in der
Schnecke
(mm)
460
390
Beispiel 3
Es wurde ein Blockmischpolymerisat in drei aufeinanderfolgenden Stufen hergestellt:
1. Stufe
Polymerisation von Propylen zu einem Biock, der 10 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisate ausmachte.
2. Stufe
Statistische Copolymerisation eines Gemisches aus Äthylen und Propylen zu einem Block, der 20 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisates
ausmachte und 75 Gewichtsprozent Äthyleneinheiten enthielt.
3. Stufe
Polymerisation von Propylen zu einem Block, der 70 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpolymerisates ausmachte.
Dieses Blockmischpolymerisat wurde mit dem Polyäthylen gemäß Beispiel 1 zu zwei Formmassen verknetet; die eine enthielt 35 Gewichtsprozent, die andere 50 Gewichtsprozent Blockmischpolymerisat.
Die Eigenschaften der Massen und des Blockmischpolymerisates gehen aus der folgenden Tabelle 3 hervor.
Tabelle 3
Schmelzindex Kerbschlagzähigkeit
cm kg/cm2 		bei0°C Biege
festigkeit 		Bruchdehnung bei23"C beiO'C Fließfähigkeit
in der
Schnecke
(g/10 min 22 [V 700 300
bei 230° C) bei 23°C 18 (kg/cm2) 1000 800 (mm)
Blockmischpolymerisat 1,2 60 415 450
Formmasse (Polyäthylen 1,6 40 470 360
50%, Blockmischpoly 12 700 700
merisat 50%)
Formmasse (Polyäthylen 2 21 500 360
65%, Blockmischpoly
merisat 35%)
Beispiel 4 2. Stufe
Es wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 ein Statistische Copolymerisation eines Gemisches aus
Gemisch aus 70 Gewichtsteilen desselben Polyäthy- Äthylen und Propylen zu einem Block, der 15 Ge-
lens und 30 Gewichtsteile eines Blockmischpolymeri- 35 wichtsprozent des gesamten Blockmiscbpolymerisates
sates miteinander verknetet, das in folgender Weise ausmacht und 82 Gewichtsprozent Äthylen enthält,
hergestellt worden war: f
Polymerisation von Propylen zu einem Block, der
1. Stufe 4o 65 Gewichtsprozent des gesamten Blockmischpoly
merisates ausmacht.
Polymerisation von Propylen bis zu einem Block, Die Eigenschaften des Blockmischpolymerisates
der 20 Gewichtsprozent des gesamten Blockmisch- und der Formmasse mit 70% Polyäthylen sind in der polymerisates ausmacht. Tabelle 4 zusammengefaßt.
Tabelle 4 Schmelzindex
(g/10 min bei 230° C)
Kerbschlagzähigkeit cm kg/cm2
bei 23° C
bei0°C
Biegefestigkeit
(kg/cm2)
Bruchdehnung
bei23°C
bei0°C
Fließfähigkeit
in der Schnecke
(mm)
Biockmischpolymerisat
Formmasse (Polyäthylen
70%, Blockmischpolymerisat 30%)
0,5
1,2
50
23
10
530
550
500
900
400
700
427
370

Claims (1)

  1. Patentacspruch:
    Thermoplastische Formmassen mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit auf der Basis von Gemischen aus Polyäthylen nach Ziegler-Natta und Äthylen-Propylen-Blockmischpolymerisaten nach Ziegler-Natta, dadurchgekennzeichnet, daß sie aus 50 bis 98 Gewichtsprozent Polyäthylen, das • eine hohe Dichte > 0,960 aufweist, sowie 2 bis 50 Gewichtsprozent eines Blockmischpolymerisates aus Äthylen und Propylen bestehen, das aus 5 bis 50 Gewichtsprozent eines statistischen Copolymerisates eines Gemisches aus Äthylen und Propylen, enthaltend 60 bis 85 Gewichtsprozent Äthylen, hergestellt worden ist und dem ein durch Polymerisation von Propylen erhaltener Block vorausgeht und'oder folgt.
DE1919341A 1968-04-17 1969-04-16 Thermoplastische Formmassen mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit auf der Basis von Polyolefinen Expired DE1919341C3 (de)

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