196083. lajstromszámú szabadalom • Javított időjárás-állóságú és kondicionálás nélkül is megnövelt szívósságú poliolefin-poliamid alapú kompozíció
1 2 A találmány tárgya polimer kompozíció, amely javított időjárás-állósággal és kondicionálás nélkül is megnövelt szívósággal rendelkezik. A részlegesen kristályos poliamidok alkalmazását sok esetben gátolja az, hogy tulajdonságai a használati idő folyamán a levegőből való vízfelvétel miatt változnak. A poliamidoknak a kristályosság fokától és típusától függő egyensúlyi nedvességtartalma 1,5- 5 tömeg% közötti. Nedvességfelvétel hatására a merevség (különböző modulusok) csökken, míg a szívósság (ütvehajlító és, -szakító szilárdság) nő. A gyakorlatban a poliamidokból készült termékeket beépítés előtt kondicionálják. Ennek célja egyrészt a szívósság növelése másrészt a tulajdonságok légnedvesség hatására időben bekövetkező változásainak kiküszöbölése. Mivel az egyensúlyi nedvességtartalom beállítását szolgáló kondicionálás normál klímában (23°C, 50% rel. nedvességtartalom) igen hosszú ideig tart, sok esetben a forró vízben való „főzést” részesítik előnyben. Ennek során azonban — főként a termék külső rétegeiben elhelyezkedő víz hatására — a termékben olyan belső feszültségek ébrednek, ami a formadarab szétrobbanásához vezet. A szétvetődés veszélye a falvastagság növelésével nő. A fentiek alapján az alapanyaggyártók arra törekednek, hogy olyan kondicionálást nem igénylő poliamid típusokat dolgozzanak ki a feldolgozók számára, amelyeknek merevségi és szívóssági jellemzői célszerűen beállítottak. A gyártók alapvetően két utat választottak, a poliamidot vagy elasztomerekkel vagy olefin-kopolimerekkel módosítják (B. Brassat, W. Níelinger Kunststoffe 71 (3), 172 /1981 /) Esetenként sor kerülhet egyéb hőre lágyuló műanyagok alkalmazására is. így sztirol/akrilnitril kopolimert és ABS kopolimert használnak a 83-71952. sz. publikált japán szabadalmi bejelentés szerint, sztirol/akrilnitril kopolimert és poli/vinil-klorid/-ot alkalmaznak segédanyagként a 79-40848. sz. publikált japán szabadalmi bejelentés szerint. A 2 906 222. sz. német szövetségi köztársaságbeli közrebocsájtási irat szerint ojtott ABS-t visznek be a poliamidba. A 70 001 sz. publikált európai szabadalmi bejelentés szerint a poliamidok ömledékben bekövetkező átamidálódását használják fel a poliamidok módosítására. Az elasztomerek közül elsősorban a nitrilkaucsukot (78-21 252 sz. publikált szabadalmi japán bejelentés), az akrilátokat (10 938 sz. publikált európai szabadalmi leírás), akril monomerekkel ojtott előtérhálósított polibutadiéneket (2 742 176. sz. német szövetségi közrebocsájtási irat), ojtott polibutadiént és sztirol/butadién alapú kaucsukot (79-11 159. sz. publikált japán szabadalmi bejelentés), ojtott poliolefin kaucsukokat (78-120 762. sz. publikált japán szabadalmi leírás) alkalmaznak. A poliolefinek közül a poláris csoportjai révén a poliamiddal jól összeférhető kopolimerek (2 742 177 sz. német szövetségi köztársaságbeli közrebocsájtási irat és 78-120 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés), ionomerek - esetenként poliolefin kaucsukokkal egyetemben — (869 431 sz. belga szabadalmi leírás 83-29854 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés), maleinsavanhidriddel ojtott etilén/butilén kopolimerek (80-36279 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés) használata terjedt el. A poliamid kompozíciók megfelelő ütésállósága azonban csak akkor biztosítható, ha az iadalék szemcsemérete a mikrorepedezés kifejlődése és szabályozott lefutása szempontjából egyaránt optimális, másrészt, ha a mátrixpolimer képlékeny alakváltozási hajlama nagy (B. Brassat, W. Nielinger, Kunststoffe 71, (3) 172 (1981), G. Illing J. Arndt, Kunststoffe 72(2) 87/1982/). Elasztomerek bevitelekor alkalmas részecskeméret és -eloszlás nem biztosítható, mert az elasztomer ömledékvizskozitása a kristályos olvadáspontja feletti poliamid közismerten alacsony ömledékviszkozitásától alapvetően eltér, ami csak durva eloszlást eredményezhet (J. Karger-Kocsis, A. Kalló, V. N. Kuleznev, Polymer 26 (2), 279 /1984/). További nehézséget jelent hogy ezek egyrészt igen drágák, másrészt poláris csoportjaik száma alapján minél jobban összeférhetők a poliamiddal, annál magasabb az üvegesedési hőmérsékletük (T„) és az a hideg ütésállóság szempontjából annál hatástalanabb. Közismert ugyanis, hogy az elasztomer mikrorepedés-indító és -lezáró szerepét csak T értéke felett töltheti be. Az olefinpoflmerek közül a különleges felépítésű ismert ko- és terpolimerek alkalmazása — nem kereskedelmi forgalomban lévő termékekről lévén szó - nemigen jöhet szóba. Az ionomerek szintén túlságosan drága módosítóanyagok. Mindkettőjük közös hátránya a viszonylag szerény hő- és hőöregedésállóság, márpedig erre a poliamidba való bekeverés magas hőmérséklete miatt elengedhetetlenül szükség van. Az ojtott poliolefinek alkalmazását az nehezíti, hogy nem ismert olyan eljárás nagy tömegben gyártott kereskedelmi típusaik ömledékben.való ojtásá ta. amelyben szavatolható minőségű termék lenne előállítható reprodukálható módon. Emellett az ionomerek hőállósága nem felel meg a poliamidhoz való hozzákeverés követelményének. A keverék merevség/ szívósság arányának fenntartása ugyanis a poliamidéval összevethető ömledékviszkozftású és igen nagy hőöregedésállóságú ojtott poliolefin bevitelét tételezi fel, márpedig ezzel csak némely ionomer típus rendelkezik Amint arra már utaltunk, a megfelelő szívósság eléréséhez nem csupán alacsony T értékkel és a poliamid mátrixban optimális részecskéméret-eloszlással kell rendelkeznie az adaléknak, hanem magának a poliamid mátrixnak a duktilitási hajlama is követelmény. Ennek biztosítása továbbra is kisebb-nagyobh mértékű kondicionálást igényel. Minél több Cffi-csoportra jut egy CONH-csoport, annál kevésbé váh szükség a kondicionálásra, a kiindulási poliamid merevsége azonban annál kisebb. Megoldatlan jelenleg az hogy a különböző típusú poliamidok gyártásakor képződő hulladékok és selejtek szavatolható minőségű újrafeldolgozható termékké váljanak, mivel ezek összeömlesztését követően a terméktulajdonságok „nem egyenlítődnek ki”, « belőlük készült termék az összecsapási helyek mentén szétválnak könnyen törnek. Esetenként igény lenne a poliolefinek hő- és olajállóságának javítására is, a merevség és az ütésállóság egyidejű növelése mellett A technika jelenlegi állását összefoglalva megállapítható, hogy nem ismert olyan poliolefin/poliamid kompozíció, amelynek poliolefin alkotója nagy tömegben gyártott poliolefin ömledékben való ojtá-196 083 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
