PREPARATION PROCESS OF MOULDED PRODUCTS MADE OF THERMOPLASTIC MATTER

Abstract: 1. A process for the production of shaped articles from mixtures containing thermoplastics and liquid crystalline polymers, by shaping at a temperature above the processing temperature of the thermoplastic and within the liquid crystalline range of the liquid crystalline polymer, wherein an electric or magnetic field acts on the mixture at the temperature employed.

Description: Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Mischungen, die thermoplastische Kunststoffe und flüssigkristalline Polymere enthalten, bei Temperaturen oberhalb der Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffes und innerhalb des flüssigkristallinen Bereiches des flüssigkristallinen Polymeren. Es werden Formkörper erhalten, die verbesserte mechanische Eigenschaften im Vergleich zu solchen haben, die lediglich aus den thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Mischungen aus thermoplastischen Kunststoffen und flUssigkristallinen Polymeren sind bekannt. So werden z.B. in der europäischen Patentanmeldung 80 30 3989.0 (Veröffentlichungsnummer 0030417) solche Mischungen aus Thermoplasten und flüssigkristallinen Polymeren beschrieben, die eine günstigere Verarbeitbarkeit in der Schmelze haben im Vergleich zu den in der Schmelze enthaltenen Thermoplasten. Die flüssigkristalline Polymeren sind bekannt. Sie werden in dieser europäischen Patentanmeldung im einzelnen erwähnt und die Literaturstellen, die solche Polymeren beschreiben, genannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen aufzuzeigen, dass es ermöglicht, Formkörper mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Mischungen, die thermoplastische Kunststoffe und flüssigkristalline Polymere enthalten, durch Formgebung bei Temperaturen oberhalb der Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffes Kunststoffes und innerhalb des flüssigkristallinen Bereiches des flüssigkristallinen Polymeren, wo man bei der angewandten Temperatur auf die Mischung ein elektrisches oder magnetisches Feld einwirken lässt. Das Verfahren hat den Vorteil, dass man neben der bekannten Eigenschaft der besseren Verarbeitbarkeit der Mischungen aus Thermoplasten und flüssigkristallinen Polymeren Formkörper erhält, deren mechanische Eigenschaften, insbesondere deren Elastizitätsmodul wesentlich über den Werten liegt, die man an Formkörpern misst, die thermoplastische Kunststoffe mit flüssigkristallinen Polymeren enthalten, die nicht einem elektrischen oder magnetischen Feld ausgesetzt waren. Für das Verfahren kommen alle Polymerisate, Polykondensate und Polyadditionsverbindungen in Frage, die sich thermoplastisch verarbeiten lassen. Geeignet sind z.8. Polyolefine wie LD-Polyethylen, HD-Polyethylen oder Polypropylen. Weiterhin Vinylchloridpolymerisate, wie PVC oder Vinylchloridcopolymerisate sowie chlorierte Vinylchloridpolymerisate. Auch kommen chlorierte Polyolefine in Frage. Weiterhin die Styrolpolymerisate, wie Standardpolystyrol oder mit Kautschuk schlagzäh ausgerüstetes Polystyrol sowie sogenannte ABS-Polymerisate oder ASA-Polymerisate. Ferner kommen Mischungen aus Styrolpolymerisaten und z.B. Polyphenylenoxid in Frage. Auch Polymethacrylsäuremethylester oder Polyacrylate können für das Verfahren verwendet werden. Von den Polykondensaten eignen sich die aliphatischen oder teilaromatischen Polyamide wie z.8. Polyhexamethylenadipinsäure (Polyamid 6.6), Polyhexamethylenazelainsäureamid (Polyamid 6.9) oder z.B. das Copolymere aus Adipinsäure, Isophthalsäure und Hexamethylendiamin, aber auch durch Ringöffnung von Lactamen erhaltene Polyamide wie z.B. Polycaprolactam oder Polylaurinsäurelactam. Dann weiterhin Polyester, wie z.B. Polyalkylenterephthalate, wie insbesondere Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, weiterhin Polycarbonate z.B. auf Basis von Bisphenol A, ausserdem Polysulfone, Polyethersulfone oder Polyetherketone. Geeignet sind auch Polyacetale, wie Polyoximethylen oder Copolymerisate aus Trioxanen mit Dioxanen. Ferner eignen sich thermoplastisch verarbeitbare Polyurethane, SilikonKautschuke, thermoplastisch verarbeitbare Harnstoff-, Melamin- oder Phenolharze. Schliesslich eignen sich noch die thermoplastisch verarbeitbaren Umsetzungsprodukte der Zellulose wie Zelluloseacetat oder Zellulosebutyrate. Die flüssigkristallinen Polymeren, die in den erfindungsgemäss zu verarbeitenden Mischungen enthalten sind, können auch als LC-Polymere (Liquid crystalline Polymeres) bezeichnet werden. Man versteht darunter Polymere, die in einem Temperaturbereich oberhalb der Glastemperatur bzw. oberhalb des Schmelzpunktes stabile anisotrope Schmelzen bilden. Man bezeichnet daher diese Verbindungen auch als thermotrope flüssigkristalline Polymere. Typische Polymere die dieses Eigenschaftsbild zeigen sind bekannt. Es handelt sich dabei um Systeme, bei denen starre, formanisotrope Gruppierungen kovalent im Polymeren eingebaut sind. So sind z.B. eine Reihe von flüssigkristallinen Polyestern bekannt. Geeignete LC-Polyester werden z.B. in den US-Patenten Nr. 3 778 410, 4 067 a52, 4 083 829, 4 130 545 und 4 161 470 beschrieben. Auch eigent sich für das Verfahren Polyazemethine mit einer anisotropen Schmelzphase, die z.B. in der US-PS 4,048,148 beschrieben sind. Ferner kommen Polyesteramide mit flüssigkristallinen Phasen in Frage, die z.B. in der US-PS 4,351,918, 4,341,688 oder 4,355,132 beschrieben werden. Die für das Verfahren ebenfalls geeigneten Polymeren, die mesogene Gruppierungen als Seitenketten z.B. an einer Poly( < neth-)acrylathauptkette enthalten, sind Gegenstand der DE-OS 27 22 589. So eignet sich z.B. ein Polymerisat auf Basis einer Polymethacrylathauptkette, das Benzoesäurebiphenylestersysteme als mesogene Seitengruppen enthält. Die Mischungen aus thermoplastischem Kunststoff und flüssigkristallinen Polymeren enthalten zweckmässig bezogen auf 100 Gew.-Teile der Mischung 5 bis 99 Gew.-Teile des flüssigkristallinen Polymeren. Vorzugsweise verwendet man 20 bis 70 Gew.-Teile des flüssigkristallinen Polymeren bezogen auf die genannte Menge der Mischung. Die Mischungen können ausserdem weitere Zusätze wie Farbpigmente, Weichmacher, Flammschutzmittel, Verstär kungsmittel, die faserförmige Verstärkungsmittel oder Füllstoffe enthalten. Die Menge dieser Zusatzstoffe richtet sich nach den üblicherweise für die genannten Stoffklassen üblichen Bereichen. Von Bedeutung und wichtig für das Verfahren ist die Bedingung, dass der thermoplastische Kunststoff und das flüssigkristalline Polymere nicht homogen miteinander mischbar sind. Dies ist üblicherweise bei den obengenannten Verbindungen gegeben, doch können Ausnahmen auftreten. Die Mischungen werden bei Temperaturen verarbeitet, die oberhalb der Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffes und innerhalb des flüssigkristallinen Bereiches des flüssigkristallinen Polymeren liegen. Die Verarbeitungsbereiche des thermoplastischen Kunststoffes und der flüssigkristalline Bereich des Polymeren müssen sich zumindest teilweise überlappen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Zusatz des flüssigkristallinen Polymeren zum Thermoplasten meist eine Erniedrigung der Verarbeitungstemperatur bewirkt. Die Verarbeitungstemperaturen richten sich im einzelnen nach dem verwendeten Thermoplasten und dem flüssigkristallinen Polymeren. Die Verarbeitungsbereiche sind bekannt, ebenso die flüssigkristallinen Bereiche der LC-Polymeren. Sie können der einschlägigen Literatur entnommen werden. Unter Formgebung sind das Einbringen einer thermoplastischen Schmelze der erfindungsgemäss zu verwendenden Mischungen in eine Form und Abkühlen der Mischung auf Temperaturen, bei denen eine thermoplastische Schmelze nicht mehr vorliegt. Diese Verfahren sind in der Fachliteratur beschrieben. Man versteht darunter z.B. das Spritzgiessen oder Strangpressen. Die Mischungen werden nun so unter Formgebung verarbeitet, dass bei der angewandten Arbeitstemperatur ein elektrisches oder magnetisches Feld auf die Mischungen einwirkt. Verwendet man elektrische Felder, so können diese Felder statisch oder auch Wechselfelder sein. Die Richtung der Feldlinien im zu verarbeitenden Formkörper können sich dabei mit Ort und Zeit ändern. Erforderlich ist es Jedoch, dass während der Zeit der Einwirkung des Feldes die Temperatur des Formkörpers zumindest zeitweise so hoch liegt, dass sich das eingesetzte LC-Polymere in seiner flüssigkristallinen Phase befindet. Zweckmässig arbeitet man z.B. mit elektrischen Feldern, die eine Feldstärke von 0,1 bis 50 KV/cm haben. Arbeitet man mit Wechselfeldern, so haben sich die Frequenzbereiche von 50 Hz bis 200 KHz bewährt. Magnetische Felder haben zweckmässig eine Feldstärke von 1 bis 100 k Gauss. Es können Jedoch auch Bereiche angewendet werden, die ausserhalb der oben angegebenen Zahlenangaben liegen. ie Mischung soll bevorzugt während der Einwirkung des Feldes auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der beide Komponenten wenigstens teilweise kristallin oder glasig erstarrt sind. Nach dem Verfahren der Erfindung können beliebige Formkörper erhalten werden. Unter Formkörpern sollen geformte Gebilde verstanden werden, die durch Soritzgussverarbeitung herstellbar sind oder durch Verpressen thermoplastischer Kunststoffe in Formen. Es sollen aber auch zweidimensionale flächige Gebilde, wie Folien oder Filme oder Kunststoffbahnen ver standen werden. Weiter rechnen zu den Formkörpern im Sinne der Erfindung Rohre und Stangen sowie Fasern oder Fäden. Das Verfahren der Erfindung ist nicht auf die Anwendung bestimmter Verarbeitungsvorrichtungen beschränkt. Es können sämtliche in der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoff übliche Verarbeitungsmaschinen verwendet werden, Voraussetzung ist jedoch, dass es das Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes im Formkörper ermöglicht. Bie nacn dem Verfahren oer Erfindung erhaltene Formkörper können überall dort oigesetzt werden, wo erhöhte mechanische Eigenschaften im Vergleich zu denen des angewendeten Thermoplasten erwünscht sind. Die in den folgenden Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente. Beispiel 1 Die Mischung enthält Standard-Folystyrol, das eine Schmelzviskosität MFI (200/5) von 1,29/min. hat und ein flüssigkristallines Polymeres folgender Struktur EMI5.1 Dieses flüssigkristalline Polymere ist nach der Vorschrift hergestellt aus Carlos Agnilera, Dissertation Mainz, 1981. Es werden 35 Teile des Standard-Polystyrols mit 20 Teilen des erwähnten flüssigkristallinen Polymeren in einem Brabenderkneter unter Inertgasatmosphäre für die Dauer von 10 Minuten bei 2200C gemischt. Die erhaltene Formmasse wurde anschliessend bei 2000 zu Platten von 1 mm Dicke verpresst, aus denen Stäbe mit den Ausmassen l9OxlOxlmm ausgesägt wurden. Vergleichsweise wurden Stäbe aus Standard-Polystyrol hergestellt. Anschliessend wurden die Stäbe der beschriebenen Mischung in eine Teflonform von 1 mm Dicke gebracht, die entsprechende Aussparung in den Dimen- sionen des Stabes aufwies. Von beiden Seiten wurden polierte Messingplatten aufgedrückt. Danach wurde eine Wechselspannung von 400 V einer Frequenz von 100 KHz an die Platten angelegt. Die Anordnung wurde schnell auf 2200C aufgeheizt. Diese Temperatur liegt oberhalb der Verarbeitungstemperatur des Standard Polystyrols und im LC-Bereich des flüssigkristallinen Polymeren. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird das Wechselfeld abgeschaltet und der Formkörper aus der Form entnommen. An den Formkörper wurde der Elastizitätsmodul im Biegeversuch nach DIN 53 457 bestimmt. Es wurden folgende Werte erhalten: Material Feld-Behandlung E-Modul [ N/mm2 ] Standard-Polystyrol - 3000 Mischung 1 - 4700 Mischung 1 400 V, 100 KHz, 2200C 9800 Beispiel 2 Es wurde aus Hydroxybenzoesäuremethylester, Terephthalsäuredimethylester und Ethylenglykol nach dem Verfahren des Beispiel 1 der US-PS 3 288 755 mit 60 Mol-X Hydroxybenzoesäureiethylester ein flüssigkristallines Polymeres hergestellt, das eine inherente Viskosität von 0,55 (gemessen in Phenoltortho-Dichlorbenzol 3:2) bei 25cm). Es wurde eine Mischung aus 60 Teilen eines Polyethersulfons mit der Schmelzviskosität von 800 Pas bei 3500C und 40 Teilen des obengenannten flüssigkristallinen Polymeren bei 3300C auf eine. Doppelschneckenextruder gemischt und granuliert. Von dieser Mischung wurden anschliessend Flachstäbe der Dimension 5x1/2x1/16" gespritzt. Analog wie in Beispiel 1 beschrieben wurden Stäbe in eine Teflonform gebracht, an die plattenförmige Elektroden angelegt waren. Es wurde ein elektrisches Wechselfeld von 800 V bei 100 KHz angelegt. Danach wurde die Form auf 3400C gebracht und 2 Minuten bei dieser Temperatur belassen und danach abgekühlt. Nach dem Abkühlen wurde das Wechselfeld abgeschaltet. An den Proben wurde ein Elastizitätsmodul nach dem Biegeversuch DIN 53 487 bestimmt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: Material E-Feld E-Modul EN/mm2j Ultrason E 2000 - 2 600 Mischung 2 - 4 000 Mischung 2 800 V, 100 KHz, 3400C 8 300

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Mischungen, die thermo plastische Kunststoffe und flüssigkristalline Polymere enthalten durch Formgebung bei Temperaturen oberhalb der Bearbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffes und innerhalb des flüssigkristalli- nen Bereiches des flüssigkristallinen Polymeren, dadurch gekennzeich- net, dass bei der angewandten Temperatur auf die Mischung ein elektri sches oder magnetisches Feld einwirkt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein statisches elektrisches Feld einwirkt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektri sches Wechselfeld einwirkt.

Inventors: BLINNE, GERD, DR., NAEGELE, DIETER, DR., PORTUGALL, MICHAEL, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C09K19
IPC codes: C08L101, C08L81, C08G77, C09K19, B29C67