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EuroWire – Juli 2010
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technischer artikel
Das Ergebnis ist ein 50% aktives
freifließendes Pulver, das seitlich leicht in
den Extruder zugeführt werden kann.
Die vorherigen Studien haben bewiesen,
daß die Einlagerung eines funktionellen
ionischen Diacryl-Monomer in Polyolefinen
zur Bildung einer ionischen vernetzten
Struktur führt. Der Mechanismus setzt auf
freie Radikale, die sich aus der Hitze und
Scherung bei der Mischung ergeben. Ein
ionisches Monomer, Klasse SR-732, wurde
als Mittel geliefert, um die mechanischen
Eigenschaften in den Ethylenbereichen
des EVA zu erhöhen.
2.2 Vorbereitung der Probe
Um die Mischung jeder in dieser
Studie
untersuchten
Rezeptur
zu
schmelzen,
wurde
ein
Brabender
TSE-20
eingesetzt.
Der
gleichsinnig
drehende Zweischneckenextruder wies
ein 40:1 L/D-Verhältnis auf, und einen
Schneckenaufbau,derzumHomogenisieren
hoher Belastungen von Füllmaterial
gestaltet ist. Additive wurden auf dem ATH
vorverteilt und bei 20D nachgeschaltet
versorgt. Versuche fanden mit Einsatz eines
flachen Temperaturprofils von zirka 50ºC
über die Vicat-Erweichungstemperatur
und bei 80 Upm statt. Ein einsträngiges
Extrudat wurde durch eine Wasserwanne
gezogen und granuliert. Alle Erarbeitungen
enthielten 60% ATH und 4% LPBD nach
Gewicht.
Grundlinien-Erarbeitungen
wurden
durchgeführt, um die Wirkung von LPBD
auf EVA festzulegen.
ASTM-Zugproben wurden mit Einsatz des
von der Firma Boy Machines hergestellten
Spritzgießautomats für Mikrospritzguß der
Baureihe XS 11-T spritzgegossen. Es wurde
ein ähnliches Temperaturprofil wie jenes
für die Extrusion benutzt.
Die Proben wurde auf einemThwing-Albert
Zugfestigkeitsprüfgerät
entsprechend
ASTM D-638 gezogen. Gesammelt wurden
die Daten der Streckspannung und der
Bruchdehnung.
3 Ergebnisse
Eine gründliche Kenntnis der Wirkung,
die die LPBD auf den EVA haben war
zwingend, um deren Wirkung auf den mit
ATH-gefüllten Systemen zu verstehen.
Bild 1
und
2
stellen die Wirkung eines
repräsentativen Beispiels von LPBD auf
Basis-EVA dar.
Bild 1
und 2 zeigen, daß die LPBD eine
schädlicheWirkung auf die Streckspannung
und auf die Bruchdehnung haben. LPBD
waren nicht mit EVA kompatibel und
dienten zur Weichmachung von EVA.
Nicht funktionalisierte LPBD 1 und 2
hatten eine gleichwertige Wirkung auf
den Eigenschaften des EVA. Dies deutete
darauf hin, daß der Mw- und Vinylgehalt
keine einflußgebenden Variabeln waren.
Dagegen zeigten beide Gegenstücke, die
die Anhydrid-Funktionalität enthielten,
eine höhere Zugfestigkeit und, im Falle
der LPBD-3, eine bessere Dehnung. Es
scheint offensichtlich, daß durch die
Anhydrid-Funktionalität die LPBD mit
der EVA-Phase kompatibler werden
und daß der niedrigere Mw der LPBD-3
gegenüber
LPBD-4
eine
niedrigere
Tröpfchendispersion kreierte.
Durch die Einführung von ATH ins System
wurden die in
Bild 3
und
4
dargestellten
Ergebnisse erzielt.
Bild 3
zeigt, daß alle LPBD die
Streckspannung
von
ATH-gefüllten
EVA reduzieren. Die funktionalisierten
LPBD-3 und LPBD-4 übertreffen deren
nicht
funktionalisierte
Gegenstücke,
die teilweise auf eine Verbesserung der
Grenzflächenhaftung
zwischen
den
Phasen hinweisen. In
Bild 4
verbesserten
alle die Bruchdehnung, außer LPBD-3.
Im Falle der LPBD-3, liegt die weitere
Dehnungsreduzierung wahrscheinlich an
zwei Gründen.
Zunächst sollten die hochfunktionellen
kleinen Ketten (Mn 2.500) mehrere
Interaktionsstellen mit der ATH-Oberfläche
haben und das Mineral umhüllen.
Demzufolge
wären
keine
freien
Kettensegmentemit den EVA zu verwickeln
gewesen, die als Kompatibilisierer dienen
würden.
Zweitens bestanden die LPBD-3 70% aus
Vinyl, das sich bei der Mischung vernetzen
konnte. Eine Analyse des elastischen
Moduls erwies, daß LPBD-3 eine deutliche
Erhöhung gegenüber dem Grundmaterial
bestimmt hätte, was wiederum auf ein
vernetztes Material hinwies. Die nicht
funktionalisierten LPBD dienten dazu, das
mineralische Füllmaterial besser zu nässen
und demzufolge deren Dispersion zu
unterstützen.
LPBD-4
verbesserten
die
Dehnung
des
gefüllten
Systems
um
450%.
LPBD-4 hatte wahrscheinlich weniger
Interaktionen zwischen der Hydroxyl-
und der Anhydrid-Funktionalität auf der
ATH-Oberfläche, während ein Endstück
zum kompatibilisieren/verwickeln mit EVA
beibehalten wird.
Neben
dem
Molekulargewicht
und
dem Vinylgehalt, wurden alternierende
funktionalisierte LPBD bewertet.
Bild 5
und
6
stellen die Ergebnisse dieser Additiven,
neben SR-732, dar.
Bild 5
und
6
beweisen, daß durch eine
Senkung der Belastung von Anhydrid auf
LPBD (LPBD-5), die Zugfestigkeit sowie die
Dehnung erhöht wird. Wie bereits erwähnt,
ist eine Verbindung zwischen dem Additiv
und der Oberfläche des Füllmaterials
zwingend, jedoch ist es auch wichtig
sicherzustellen, daß eine ausreichende
Kettenverwicklung zwischen dem Additiv
und EVA besteht. Eine Reduzierung des
MA-Gehalts auf dem Additiv senkt die
Möglichkeit von Mehrfachverbindungen,
die sich mit der ATH-Oberfläche bilden,
dies erhöhtwiederumdiedurchschnittliche
Kettenlänge, die im EVA zur Verwickelung
übrig bleibt.
LPBD-6 und LPBD-7 haben bewiesen,
daß
alternierende
Funktionalitäten
Maleinsäure-Anhydrid in der Form von
Epoxid und Amin ersetzen können. Beide
Funktionsgruppen zeigten in Bezug auf
Zugfestigkeit und Dehnung ähnliche
Leistungen
bei
gleichen
Anhydrid-
Belastungen.
Bild 5
und
6
haben auch den Einfluss des
ionischen Monomers, SR-732, auf das
ATH/EVA-System bewiesen. Im Gegensatz
zu den LPBD-Additiven, erhöht SR-732
die Zugfestigkeit des Systems und zeigt
statistisch - selbst wenn nur bescheiden
- eine Verbesserung der Dehnung. Man
nimmt an, daß die Einführung vom ATH
hohe Scherungsbedingungen innerhalb
der Schmelze während der Mischung
verursacht, die mit der Acryl-Funktionalität
reagiert.
Bild 6
▼
▼
:
Dehnungsergebnisse mit Einsatz von
alternierenden
Funktionalitäten
haben
große
Verbesserungen in der Duktilität gegenüber dem
reinen EVA-ATH-System bewiesen
Bild 5
▼
▼
:
Zugfestigkeitsergebnisse für alternierende
Funktionalitäten zeigen, daß LPBD mit einer
Funktionalität von 5% (Anhydrid eingeschlossen)
eine geringere Wirkung auf die Zugfestigkeit hatte
Zugfestigkeit (MPa)
Dehnung
(%)
Rein
Rein