EuroWire July 2017

Technischer artikel

2 Bleifreie MV-TPV- Mischungen 2.1 Vorbereitung der MV-TPV-Mischungen Bleifreie MV-Isoliermischung, MV IS79 und thermoplastische Vulkanisat MV- Mischungen, MV TPVs, wurden in einem Innenmischer vorbereitet, ausgestattet mit zwei gegenläufigen Rotoren und einer Kammer mit einem Inhalt von 8cm 3 . Die Zusammensetzung der MV-TPV-Mischungen wird in der Tabelle 1 zusammengefasst. Offenbar weisen MV TPV79 A und B dasselbe Verhältnis zwischen der elastomerischen und der thermoplastischen Phase auf, trotzdem wurden unterschiedliche Coagents in deren Ansätzen verwendet. Dies erfolgte im Anschluss an die Studien über Coagents, die durch das Verhindern der Zersetzung von PP über β-Spaltung, die durch freie Radikale verursacht wird, die Eigenschaften der TPV-Mischungen beeinflussen [3] . MV IS79 wurde durch das Mischen aller Komponenten in dem Innenmischer vorbereitet, um eine vollständige Durchmischung der Wirkstoffe zu erzielen. Nach dem Entladen wurde Peroxid bei niedriger Temperatur einem Zweiwalzenmischwerk hinzugefügt. Die Proben für die Untersuchung wurden durch das 10 Minuten lange Pressen der Folie in eine Formpressmaschine bei 180°C erzielt. Die Proben für die mechanischen Eigenschaften wurden in Längsrichtung gestanzt. ▼ ▼ Abb. 2 : Abbildung der Drehmomentmuster in Abhängigkeit der Zeit während der Produktion von MV TPV-Compounds. Die drei wichtigsten Schritte des Verfahrens sind angegeben

TPV Zusammensetzung MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

MV IS79

75% 25%

75% 25%

70% 20%

PP -1 PP -2

- 10% 1 d = 0.891 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16kg) = 8.0 gr/10min; 2 d = 0.900 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16 kg) = 10.0 gr/10 min ▲ ▲ Tabelle 1 : Formulierung von MV TPVs -

MV TP79-Mischungen wurden vorbereitet, indem die bleifreie Mischung (MV-IS79) mit thermoplastischem Polypropylen (PP) gemischt wurde, entsprechend dem in der Tabelle 1 dargestellten Verhältnis. Beim Mischverfahren, während die Radikalreaktion stattfindet und die Temperatur kontinuierlich ansteigt, folgt das Drehmoment einem charakteristischen Muster, das graphisch in der Abb. 2 dargestellt wird [4,5] . Nachdem die Wirkstoffe geladen werden, nimmt das Drehmoment wegen der hohen Viskosität der Komponenten bei niedriger Temperatur zu. Mit der Erhöhung der Temperatur fängt das Material an aufzuweichen, das Drehmoment fällt ab und gleichzeitig findet die Mischung statt. Während die Radialreaktion beginnt, erfolgt die zeitgleiche Vernetzung der Gummiphase und die β-Spaltung der PP-Phase, mit daraus folgender Phaseninversion die zur raschen Erhöhung des Drehmoments führt. Die Endtemperatur, bei der die TPV nach zirka acht Minuten Verarbeitung entladen ▼ ▼ Abb. 3 : DDK-Analyse von ungehärtetes (oben) und gehärtetes (unten) MV IS79. Punktierte Linie: graphische Abbildung der Grundlinie, die benutzt wird um die Reaktionsenthalpie zu berechnen

wurden, lag zwischen 200°C und 220°C. Die immer noch heißen Compounds wurden in einem Zweiwalzenmischwerk kalandriert und eine Folie wurde erzielt; danach wurden Platten durch das eine Minute lange Pressen der Folie in einer Formpressmaschine bei 180°C gewonnen. Die Proben für die mechanischen Eigenschaften wurden in Längsrichtung gestanzt. Wie in der Tabelle 2 dargestellt, zeigen alle Compounds vergleichbare mechanische Eigenschaften, und zwar Zugfestigkeit (TS), Bruchdehnung (EB) und TS bei 200% Dehnung. Die Wahl von PP und dessen Verhältnis scheinen die mechanischen Eigenschaften nicht stark zu beeinflussen, die neben der standardmäßigen MV IS79 liegen. Die Kristallisation des PP führt im Gegensatz zu einer deutlichen Erhöhung der Härte (HS), die 48 Shore D für MV TP79 C ist, d. h. das Compound mit dem höchsten Gehalt an PP. Wegen der hohen Viskosität der MV TP79 A und B, wurde der Schmelzfließindex (MFI) bei 190°C mit einem Gewicht von 21,6kg gemessen. Deren niedriger Durchsatz kann hauptsächlich zwei Hauptfaktoren zugeschrieben werden: das Verhältnis zwischen den thermoplastischen und den elastomerischen Phasen und die Wahl eines PP mit einem niedrigen MFI bei Prüftemperatur. Dennoch kann festgestellt werden, dass durch ein sorgfältiges Abwägen des Verhältnisses zwischen den zwei Phasen und einer genauen Auswahl des PP, ein MFI für MV TP79 C erzielt werden konnte, das mit dem standardmäßigen MV IS79 vergleichbar ist. Diese Ergebnisse sind durch rheologische Studien bestätigt, die im Abschnitt 2.3 dargestellt werden. Zum Vergleich und um die erfolgreiche Erreichung der MV TPV-Compounds hervorzuheben, wurden Referenzmaterialien ohne Peroxid hergestellt. Dabei konnte bei diesen Compounds die dynamische Vulkanisation nicht nach demDurchmischen der Komponente stattfinden. Das Referenzcompound MV Ref AB zeigt die gleiche Zusammensetzung von MV TP79 A und B (ohne Peroxid und Coagents), das Referenzcompound MV Ref C ist als MV TP79 C (ohne Peroxid) formuliert worden.

Dynamischez Vulkanisation

Laden Mischen

Drehmoment

Hitze file Endo oben

Zeit [Minute]

Temperatur [ºC]

▼ ▼ Tabelle 2 : Typische physikalische Eigenschaften der MV-Isoliermischungen

MV IS79 16.61

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

TS 1 [N/mm 2 ]

17.31

17.19

15.73

EB 1 [%]

321

360

310

341

TS @ 200% [N/ mm 2 ] HS 2 [Shore A-D] MFI 3 [gr/10min]

14.23

13.57

14.48

13.62

80-/ 27.6 4

96-45

95-46

96-48

4.4 21.3 1 ASTM D412; 2 ASTM D2240; 3 ASTM D1238 (190ºC, 21.6kg), 4 An der Mischung ohne Peroxid gemessen 4.2

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