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Dokumentenidentifikation DE19906713B4 26.08.2010
Titel Verwendung von thermoplastischer PMMA-Formmasse
Anmelder Evonik Röhm GmbH, 64293 Darmstadt, DE;
Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Karlsruhe, DE
Erfinder Kempf, Peter, 63517 Rodenbach, DE;
Brand, Norbert, Dr., 64291 Darmstadt, DE;
Schwind, Helmut, Dr., 63457 Hanau, DE;
Roth, Stefan, 64287 Darmstadt, DE;
Moritz, Holger, Dr., 55128 Mainz, DE
DE-Anmeldedatum 18.02.1999
DE-Aktenzeichen 19906713
Offenlegungstag 19.08.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.08.2010
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.08.2010
IPC-Hauptklasse C08L 33/12  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse B29C 43/00  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE
C08F 20/14  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE
C08J 5/00  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE
B29C 45/00  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von thermoplastischer PMMA-Formmasse zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere durch Formpressen oder Spritzgießen.

Formteile aus Kunststoffen werden, sofern sie in großen Stückzahlen benötigt werden, wirtschaftlich im Spritzgießverfahren hergestellt. Haben solche Formteile eine komplizierte Formteilgeometrie, die mit höchster Präzision abgeformt werden soll, so integriert man oft in die Spritzgießwerkzeuge galvanisch aufgebaute Einsätze, sogenannte Galvanos. Diese Technik bietet den Vorteil, daß von einem ”Master” viele Galvanoeinsätze abgenommen werden können und damit die Werkzeugkosten gesenkt werden können. Bei der Verarbeitung von PMMA-Formmassen auf buntmetallhaltigen Werkzeugen, z. B. den oben beschriebenen Galvanos, bzw. Maschinenteilen werden je nach Einsatzgebiet und Verarbeitungsparametern mehr oder weniger starke Verschleißerscheinungen beobachtet. Dadurch werden Werkzeuge bzw. Maschinenteile nach einer gewissen Zeit unbrauchbar bzw. die erzeugten Formteile haben nicht mehr die geforderte Qualität. Hauptproblem ist hierbei die Schädigung der Oberfläche (Politur). Durch Abblättern von schwarzen Belägen der Werkzeug- bzw. Maschinenteile kann es aber auch zu Verunreinigungen in Formteilen kommen.

Man nahm bisher an, daß diese Probleme durch die sehr hohen Temperaturen, die durch die Kompression von Luft in den Gußwerkzeugen entstehen, verursacht werden. Insbesondere in schmalen Vertiefungen der Formen bleiben kleine Luftblasen zurück, die beispielsweise durch den Einspritzdruck stark komprimiert werden. Die Hersteller von PMMA-Formmassen empfehlen daher zur Vermeidung der oben genannten Probleme die Form gut zu entlüften oder bei möglichst niedriger Temperatur zu arbeiten.

So wird die Herstellung von dimerem &agr;-Methylstyrol in der Patentschrift DE 966 375 beschrieben. Enolether aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Aldehyde sind in der Patentschrift DE 3 010 373 offenbart. DE 3010373 beschreibt ein Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Copolymeren aus Methacrylsäureestern, mit Methacrylsäureestern copolymerisierbaren Vinylmonomeren und Enolethern, wobei sich die Enolether aus aliphatischen oder cycloaliphatischen Aldehyden oder Ketonen ableiten.

Die Enolether fungieren als Regler, ohne die negativen Eigenschaften, wie beispielsweise Geruch, der schwefelhaltigen Regler aufzuweisen.

Die Darstellung von Terpenen wird in der EP 80 405 erläutert. Die Offenlegungsschriften JP 78/121 891 und JP 78/121 890 erläutern die Darstellung von &bgr;-Terpinen, Terpinolen, 1,4-Cyclohexadien, 1,4-Dihydronaphthalin, 1,4,5,8-Tetrahydronaphthalin. Die Herstellung von 2,5-Dihydrofuran, 2,5-Dimethylfuran und 3,6-Dihydro-2H-pyran wird in der Offenlegungsschrift DE 2 502 283 dargestellt.

In Anbetracht des Standes der Technik ist es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verschleiß der buntmetallhaltigen Werkzeuge bzw. Maschinenteile wirksam zu reduzieren.

Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, die Qualität von PMMA-Formteilen zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf deren Reinheit und Oberflächengüte.

Gelöst werden diese Aufgaben sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die aus den hierin diskutierten Zusammenhängen ableitbar oder erschließbar sind, durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen. Zweckmäßige Abwandlungen der erfindungsgemäßen Verwendung werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Dadurch, daß man im wesentlichen schwefelfreie thermoplastische PMMA-Formmasse zur Herstellung von Formkörpern mit buntmetallhaltigen Werkzeugen verwendet, gelingt die effektive Reduktion des Verschleißes der buntmetallhaltigen Werkzeuge bzw. Maschinenteile.

Insbesondere wird unter anderem die chemische Korrosion der Metalle zu den Metallsulfiden verhindert. Dies ist überraschend, da der Schwefelgehalt der handelsüblichen Formmassen nur 500 bis 800 ppm beträgt. Des weiteren stammt ein Großteil des Schwefelgehalts von sog. Molekulargewichtsreglern. Diese werden jedoch größtenteils über kovalente Bindungen in das Polymer eingebaut.

Der Begriff ”im wesentlichen schwefelfrei” bedeutet, daß keine schwefelhaltigen Regler eingesetzt werden und daß der Schwefelgehalt der PMMA-Formmassen geringer als 50 ppm, bevorzugt geringer als 30 ppm, besonders bevorzugt geringer als 10 ppm und ganz besonders bevorzugt geringer als 5 ppm ist.

Thermoplastische PMMA-Formmassen sind Homo- oder Copolymere, die durch Polymerisation von Methylmethacrylat allein oder in Kombination mit einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren erhältlich sind und die thermoplastisch verarbeitet werden können.

Buntmetallhaltige Werkzeuge sind Werkzeuge, insbesondere Einsätze, Düsen und Kanäle, die Buntmetalle enthalten. Unter Buntmetallen sind Metalle zu verstehen, die schwerlösliche Sulfide bilden. Hierzu gehören u. a., ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, Nickel, Kupfer und Legierungen dieser beiden Metalle miteinander bzw. mit anderen Metallen wie z. B. Beryllium, Zink oder Zinn.

Die Herstellung von Formkörpern aus den oben erwähnten PMMA-Massen kann auf jede dem Fachmann bekannte Art erfolgen. Hierzu gehören insbesondere die Extrusion, das Spritzgießen und das Formpressen, bevorzugt ist hiervon das Spritzgießen und das Formpressen.

Die oben erwähnten PMMA-Formmassen sind Formmassen, die auf PMMA-Homo- und/oder Copolymeren beruhen, welche erhältlich sind durch die Polymerisation von

  • (i) 5 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-% und besonders bevorzugt 80 bis 100 Gew.-% Methylmetacrylat (MMA)
  • (ii) 0 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter mit (i) copolymerisierbaren Monomere,

    wobei (i) und (ii) zusammen 100 Gew.-% ergeben,
  • (iii) 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Summe aus (i) und (ii), wenigstens eines schwefelfreien Molekulargewichtsreglers, und
  • (iv) bis 100 Gew.-% relativ zu der Summe aus (i) und (ii), für thermoplastische Formmassen übliche Zusätze,
und welche ein durchschnittliches Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw im Bereich von 2 × 104 bis 3 × 105, vorzugsweise 5 × 104 bis 2,5 × 105 und besonders bevorzugt 8 × 104 bis 2 × 105 aufweisen.

Die Komponente (i) ist kommerziell erhältlich. Ihr Gewichtsanteil beträgt 5 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-% und besonders bevorzugt 80 bis 100 Gew.-%. Ist der Gewichtsanteil kleiner als 5 Gew.-%, so treten die Eigenschaften der Methylmethacrylat-Komponenten nicht in Erscheinung.

Zu oben erwähnten ethylenisch ungesättigten Monomeren, die als Komponente (ii) in den PMMA-Formmassen neben Methylmethacrylat enthalten sein können, gehören u. a. Vinylester, Ester der Acrylsäure, beispielsweise Methyl- und Ethylacrylat, Ester der Methacrylsäure, die sich von Methylmethacrylat unterscheiden, beispielsweise tert-Butylmethacrylat, n-Butylmethacrylat und Ethylhexylmethacrylat sowie Cycloalkylacrylate und Cycloalkylmethacrylate, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. &agr;-Methylstyrol und &agr;-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten an dem Ring, wie beispielsweise Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole, Vinyl- und Isopropenylether, Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid, Phenylmaleinimid und Cyclohexylmaleinimid, und Diene, wie beispielsweise 1,3-Butadien und Divinylbenzol, bevorzugt sind Acrylester, Methacrylsäureester, die von (i) verschieden sind, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, &agr;-Methylstyrol, halogensubstituierte Styrole, Vinylether, Isopropenylether und Diene.

Alle oben genannten Monomere sind kommerziell erhältlich. Sie werden in einer Menge von 0 bis 95 Gewichts-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der monomeren Komponenten, mit Methylmethacrylat copolymerisiert. Ist der Gewichtsanteil größer als 95% so treten die Eigenschaften der Methacrylsäure-Komponente (i) nicht in Erscheinung.

Als erfindungsgemäße Komponente (iii) muß zur Steuerung des Molekulargewichts ein schwefelfreier Regler eingesetzt werden.

Erfindungsgemäße schwefelfreie Molekulargewichtsregler sind beispielsweise, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, dimeres &agr;-Methylstyrol (2,4 Diphenyl-4-methyl-1-penten), Enolether aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Aldehyde, Terpene, &bgr;-Terpinen, Terpinolen, 1,4-Cyclohexadien, 1,4-Dihydronaphthalin, 1,4,5,8-Tetrahydronaphthalin, 2,5-Dihydrofuran, 2,5-Dimethylfuran und/oder 3,6-Dihydro-2H-pyran, bevorzugt ist dimeres &agr;-Methylstyrol.

Die schwefelfreien Molekulargewichtsregler werden in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der monomeren Komponenten eingesetzt. Ist der Gewichtsanteil des Molekulargewichtsreglers größer als 5 Gew.-%, so wird das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polymeren zu klein. Ist der Gewichtsanteil des Molekulargewichtsreglers kleiner als 0,05 Gew.-%, so wird das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polymeren zu groß.

Diese Regler sind handelsüblich. Sie lassen sich aber auch auf dem Fachmann bekannte Weise herstellen.

Als Komponente (iv) können die PMMA-Formmassen für thermoplastische Formmassen übliche Zusätze erhalten.

Beispielhaft seien folgende Zusatzstoffe genannt: Antistatika, Antioxidantien, Biostabilisatoren, chemische Treibmittel, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbmittel, Fließverbesserungsmittel, Füllstoffe, Gleitmittel, Lichtschutzmittel, optische Aufheller, organische Phosphite, Pigmente, Schlagzähigkeitsverbesserer, Vernetzungsmittel, Verstärkungsmittel, Verstärkungsfasern, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher. Bei der Auswahl geeigneter Zusatzstoffe muß darauf geachtet werden, daß diese im wesentlichen schwefelfrei sind.

Die Zusatzstoffe werden in üblicher Menge, d. h. bis zu 100 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% relativ zu der Summe aus (i) und (ii) eingesetzt. Ist die Menge größer als 100 Gew.-% relativ zu der Summe aus (i) und (ii), so können Eigenschaften der Formmasse, wie beispielsweise die Verarbeitbarkeit und/oder die mechanischen Eigenschaften, nachteilig beeinflußt werden.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Formmassen können zur Modifikation von Eigenschaften andere Polymere enthalten. Diese Polymermischungen sind dem Fachmann als ”blends” bekannt. Zu diesen Polymeren gehören beispielsweise, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, alle die durch radikalische Polymerisation der oben genannten Monomere oder Mischungen dieser Monomere entstehen, sowie Polycarbonate, Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyurethane und Polyether.

Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der erfindungsgemäß zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 20 000 und 300 000, vorzugsweise 50 000 bis 250 000 und besonders bevorzugt 80 000 bis 200 000. Ist das Gewichtsmittel des Molekulargewichts kleiner als 20 000, so verliert die Formmasse ihre mechanischen Eigenschaften. Ist das Gewichtsmittel des Molekulargewichts hingegen größer als 300 000, so kann die Formmasse nur schlecht thermoplastisch verarbeitet werden.

Die Herstellung der oben erwähnten erfindungsgemäß zu verwendenden PMMA-Homo- und/oder Copolymere nach den verschiedenen Verfahren der radikalischen Polymerisation ist an sich bekannt. So können die Polymere in Substanz-, Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Die Substanzpolymerisation ist beispielhaft in Houben-Weyl, Band E20, Teil 2 (1987), S. 1145ff. beschrieben. Wertvolle Hinweise hinsichtlich der Lösungspolymerisation finden sich eben dort auf S. 1156ff.

Erläuterungen zur Suspensionspolymerisationstechnik finden sich eben dort auf S. 1149ff., während die Emulsionspolymerisation eben dort auf S. 1150ff. ausgeführt und erläutert wird.

Erfindungsgemäß einzusetzenden Polymere lassen sich günstigerweise zu Kunststofformmassen in Granulatform verarbeiten. Diese Formmassengranulate sind dann für die weitere Verarbeitung durch Formpressen, Extrusion oder Spritzgießen besonders geeignet. Die Herstellung der Formmassengranulate erfolgt durch Extrusion und Granulation der in Platten oder Perlform angefallenen Kunststoffe, wobei niedermolekulare Begleitstoffe von den Polymeren durch Entgasung im Extruder abgetrennt und die oben erwähnten Zusatzstoffe während des Extrusionsvorgangs beigemischt werden können. Ein derartiges Verfahren wird z. B. im Handbuch der Kunststoff-Extrusionstechnik, Bd. I und II (Hrsg.: F. Heusen, W. Kappe, H. Potente; Hauser Verlag 1986 und 1989) beschrieben.

Die besondere wirtschaftliche Bedeutung der Verwendung der erfindungsgemäßen Formmassen ist überall dort gegeben, wo aus technischen Gründen nur Werkzeuge aus Buntmetallen verwendet werden können bzw. wo sich durch Einsatz dieser Metalle ein wirtschaftlicher Vorteil ergibt.

So können Mikrostrukturen oder spezielle optische Strukturen oft nur durch galvanische Abformtechnik hergestellt werden. Formwerkzeuge, mit denen Reflektoren oder Rückstrahler für Fahrzeuge hergestellt werden, werden beispielsweise aus Paketen von äußerst präzise geschliffenen und polierten Stahlstiften aufgebaut. Diese Werkzeuge sind sehr teuer, so daß aus Kostengründen von einem Stahlstiftpaket viele galvanische Nickelabzüge hergestellt werden, um diese als Werkzeugeinsätze zu verwenden.

Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit werden in Werkzeugen und Maschinen oft Heißkanaldüsen oder Verteilerkanäle aus Kupferlegierungen eingesetzt. In Kontakt mit einer schwefelhaltigen Schmelze bildet sich ein schwarzer Belag auf der Oberfläche, aus dem schwarze Partikel in das Formteil ”geschleppt” werden. Diese schwarzen Partikel stören insbesondere bei optischen Anwendungen (Lupen, Linsen, Lichtleiter und Sichtteile) und führen zu Ausschuß.

Die erfindungsgemäße Verwendung verringert diese Nachteile.

Die nachfolgenden Beispiele dienen ebenso wie die beigefügten Figuren zur Veranschaulichung des Gegenstandes der Erfindung.

In den Figuren zeigen:

: Werkzeugeinsatz indem eine Formmasse mit 725 ppm Schwefelgehalt 34 mal abgeformt wurde.

: Werkzeugeinsatz indem eine Formmasse mit 630 ppm Schwefelgehalt 100 mal abgeformt wurde.

: Werkzeugeinsatz indem eine Formmasse ohne meßbaren Schwefelgehalt 360 mal abgeformt wurde.

: REM Aufnahme der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse mit 725 ppm Schwefelgehalt 34 mal abgeformt wurde.

: REM Aufnahme der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse mit 630 ppm Schwefelgehalt 100 mal abgeformt wurde.

: REM Aufnahme der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse ohne meßbaren Schwefelgehalt 360 mal abgeformt wurde.

: REM-Spektrum der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse mit 725 ppm Schwefelgehalt 34 mal abgeformt wurde.

: REM-Spektrum der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse mit 630 ppm Schwefelgehalt 100 mal abgeformt wurde.

: REM-Spektrum der Oberfläche eines Werkzeugeinsatzes indem eine Formmasse ohne meßbaren Schwefelgehalt 360 mal abgeformt wurde.

Beispiel 1 Herstellungsbeispiel:

Eine Lösung aus 940 Teilen Methylmetacrylat (MMA), 60 Teilen n-Butylacrylat, 8 Teilen dimeres &agr;-Methylstyrol und 9 Teilen Dilauroylperoxid wurde in 2000 Teilen Wasser, in dem 1,1 Teile des Ammoniumsalzes eines wasserlöslichen Coplymeren aus MMA und Methacrylsäure gelöst waren, suspendiert und nach dem Suspensionsverfahren 2 Stunden bei 78°C und 1 Stunde bei 49°C polymerisiert.

Die erhaltenen Polymerisationsperlen wurden abfiltriert, gründlich mit vollentsalztem Wasser ausgewaschen und bei 80°C getrocknet. Es wurden 970 Teile klarer Polymerisatperlen mit einem Schmelzindex nach DIN 7745 von 2,8 g/10 min erhalten.

Beispiel 2 Herstellungsbeispiel:

In einem 51 Polymerisationsgefäß, ausgestattet mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer, wurde ein Gemisch aus 3200 g vollentsalztem Wasser und 64 g einer 6 prozentigen wäßrigen Lösung des Ammoniumsalzes eines Methylmetacrylatmethacrylsäure-Copolymeren auf 40°C erwärmt. Unter Rühren wurden nun 1600 g eines Gemisches aus 92,4 Gewichtsteilen Methylacrylat, 5,9 Gewichtsteilen n-Butylacrylat,

0,8 Gewichtsteilen dimeres &agr;-Methylstyrol und

0,9 Gewichtsteilen Dilauroylperoxid zugegeben. Der Ansatz wurde 2 Stunden bei 78°C und 1 Stunde bei 98°C polymerisiert und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Polymerisatperlen wurden abfiltiert, gründlich mit vollentsalztem Wasser ausgewaschen und in einem Wirbelbett-Trockner bei 80°C getrocknet.

Es wurden 1565 g klare Polymerisatperlen mit einem Schmelzindex nach DIN 7745 von 2,4 g/10 min erhalten.

Beispiel 3 Formpressen:

Es wurden 3 PMMA-Formmassen mit unterschiedlichem Schwefelgehalt geprüft:

  • Plexiglas® 7 N von Röhm dessen Schwefelgehalt ca. 725 ppm betrug,
  • Lucryl® G 66 Q 14 von BASF dessen Schwefelgehalt ca.
  • 630 ppm betrug und

    eine gemäß Beispiel 2 hergestellte Formmasse deren Schwefelgehalt nicht nachweisbar war.

Das Formpressen findet bei folgenden Verarbeitungsparametern statt: Werkzeugtemperaturen: ca. 160–200°C Preßdruck: 100 bis 500 bar Preßzeit: 5 bis 60 Minuten.

In den und ist dargestellt, daß die Werkzeugansätze bei diesem Verfahren von schwefelhaltigen Formmassen sehr schnell korrodiert und dadurch unbrauchbar werden. Die abgebildeten Werkzeugteile besitzen fünf Formen. Die formgebenden Bereiche befinden sich am Rand der einzelnen Formen. Dort tritt die störende Korrosion auf.

Abhängig vom Schwefelgehalt und den Verarbeitungsparametern wurden folgende Standzeiten erreicht: 725 ppm Schwefel nach 34 Abformungen unbrauchbar (siehe Abb. 1) 630 ppm Schwefel nach 100 Abformungen unbrauchbar (siehe Abb. 2) kein Schwefel nach 360 Abformungen noch unbeschädigt (siehe Abb. 3).

Die Nickeloberfläche der Werkzeugeinsätze in denen schwefelhaltige Formmassen verarbeitet wurden, läuft schwarz an, wobei an den betroffenen Stellen Schwefel nachweisbar ist.

Die entsprechenden Analysen wurde anhand der obengenannten Werkzeugeinsätze durchgeführt. Die (34 Abformungen, Schwefelgehalt 725 ppm), 5 (100 Abformungen Schwefelgehalt 630 ppm) und 6 (360 Abformungen, kein Schwefelgehalt) zeigen REM-Aufnahmen der Werkzeugeinsätze. Der Verschleiß der Oberfläche ist in den

und deutlich durch eine rauhe Oberfläche im Vergleich zu der in dargestellten zu erkennen.

Die (34 Abformungen, Schwefelgehalt 725 ppm), 8 (100 Abformungen Schwefelgehalt 630 ppm) und 9 (360 Abformungen, kein Schwefelgehalt) stellen REM-Spektren dar, aus denen der Schwefelgehalt der Oberfläche der Werkzeugeinsätze hervorgeht.

Der Nachweis von Schwefel unter dem REM-Mikroskop erfolgt durch energiedispersive Röntgenmikroanalyse. Hierbei wird die Probe mit einem Elektronenstrahl (20 000 V) angeregt. Die in der Probe vorhandenen Elemente mit einer Ordnungszahl größer 12 emittieren durch die Anregung Röntgenstrahlen. Jedes Element emittiert charakteristische Energien, wobei die Menge (Häufigkeit) der emittierten Strahlung ein Maß für den Gehalt des Elements in der Probe ist. Als Detektor dient ein Vielkanalanalysator (1024 Kanäle à 20 eV).

Es zeigt sich, daß die Oberfläche der Werkzeugeinsätze in denen schwefelhaltige Formmassen verarbeitet wurden, Schwefel enthalten, der sich auf den Oberfläche des Werkzeugeinsatzes indem keine schwefelhaltige Formmasse verarbeitet wurde, nicht nachweisen läßt.

Beispiel 4 Spritzgießen mit Messingeinsätzen:

Es wurden folgende Formmassen verwendet:

  • Resarit® 830 ZK von Resart-IHM AG dessen Schwefelgehalt 365 ppm betrug,
  • Degalan® G 7 E von Degussa dessen Schwefelgehalt 520 ppm betrug, und

    eine gemäß Beispiel 2 hergestellte Formmasse deren Schwefelgehalt nicht nachweisbar war.

Das Spritzgießen findet bei folgenden Verarbeitungsparametern statt: Massetemperaturen: 220–260°C Werkzeugtemperaturen: 60–80°C Spritzdruck: 500–1000 bar Zykluszeit: ca. 30 sec.

Bei vergleichenden Produktionen wurden folgende Unterschiede festgestellt:

  • PMMA mit 520 ppm Schwefel:

    nach 16 Stunden Anlaufen der Werkzeuge, Produktionsunterbrechung zwecks Nachpolitur
  • PMMA mit 365 ppm Schwefel:

    nach 26 Stunden Anlaufen der Werkzeuge, Produktionsunterbrechung zwecks Nachpolitur
  • PMMA ohne Schwefel:

    kein Anlaufen der Werkzeuge.

Der schwarze Belag wurde durch REM-Analyse als Kupfersulfid identifiziert.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.


Anspruch[de]
Verwendung von thermoplastischer PMMA-Formmasse mit einem Schwefelgehalt von weniger als 50 ppm mit buntmetallhaltigen Werkzeugen zur Herstellung von Formkörpern. Verwendung nach Anspruch 1 durch Spritzgießen. Verwendung nach Anspruch 1 durch Formpressen. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die PMMA-Formmasse auf PMMA-Homo- und/oder -Copolymeren beruht, welche erhältlich sind durch die Polymerisation von

(i) 80–100 Gew.-% Methylmetacrylat (MMA),

(ii) 0–20 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter mit (i) copolymerisierbarer Monomere,

wobei (i) und (ii) zusammen 100 Gew.-% ergeben,

(iii) 0,05–5 Gew.-%. bezogen auf 100 Gew.-% der Summe aus (i) und (ii), wenigstens eines schwefelfreien Molekulargewichtsreglers, und

(iv) bis 100 Gew.-% relativ zu der Summe aus (i) und (ii), für thermoplastische Formmassen übliche Zusätze,

und welche ein durchschnittliches Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw im Bereich von 5 × 104 bis 2,5 × 105 aufweisen:
Verwendung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß

(ii) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäureestern, Metacrylsäureestern, die von (i) verschieden sind, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, &agr;-Methylstyrol, halogensubstituierte Styrole, Vinylether, Isopropylether und Diene.
Verwendung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß

(iii) dimeres &agr;-Methylstyrol, Enolether, aliphatischer und/oder cycloaliphatischer Aldehyde, Terpene, &bgr;-Terpinen, Terpinolen, 1,4 Cyclohexadien, 1,4 Dihydronaphthalin, 1,4,5,8-Tetrahydronaphthalin, 2,5 Dihydrofuran, 2,5-Dimethylfuran und 3,6-Dihydro-2H-pyran ist.
Verwendung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß (iii) in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Komponenten (i) und (ii) vorhanden ist. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (iii) dimeres &agr;-Methylstyrol ist. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw im Bereich von 8 × 104 bis 2 × 105 ist.






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