Handbuch Kunststoff Additive

Ralph-Dieter Maier, Michael Schiller

Handbuch Kunststoff Additive

2016

1296 Seiten

Format: PDF, ePUB

E-Book: €  239,99

E-Book kaufen

E-Book kaufen

ISBN: 9783446452169

 

Vorwort

6

Autorenverzeichnis

10

Die Herausgeber

10

Die Mitverfasser

12

Abkürzungsverzeichnis

14

Kunststoffe

14

Kunststoff-Additive

18

Chemikalien

20

Analytische Methoden und technische Fachbegriffe

22

Normungsorganisationen, Behoerden, Normen, Regularien

26

Inhaltsverzeichnis

28

1 Antioxidantien

50

Alex Wegmann, André Le Gal, Daniel Müller

50

1.1 Einleitung

50

1.2 Oxidativer Abbau von Polymeren

54

1.2.1 Einleitung

54

1.2.2 Autoxidation

55

1.2.3 Inhibierung der Autoxidation

62

1.3 Wirkungsweise von Antioxidantien

64

1.3.1 H-Donoren

64

1.3.1.1 Aromatische Amine

64

1.3.1.2 Sterisch gehinderte Phenole

65

1.3.2 Hydroperoxidzersetzer

67

1.3.2.1 Phosphite/Phosphonite

68

1.3.2.2 Thiosynergisten

68

1.3.3 Alkylradikalfänger

69

1.3.3.1 Sterisch gehinderte Aminstabilisatoren (HAS)

69

1.3.3.2 Hydroxylamine

71

1.3.3.3 Benzofuranone

72

1.3.3.4 Acryloyl-modifizierte Phenole

73

1.3.4 Metalldesaktivatoren

74

1.3.5 Multifunktionelle Stabilisatoren

74

1.3.6 Mischungen von Stabilisatoren

74

1.4 Prüfung von Antioxidantien

75

1.4.1 Allgemeine Aspekte

75

1.4.2 Versagensmechanismen in Polymeren

76

1.4.2.1 Amorphe Polymere

76

1.4.2.2 Teilkristalline Polymere

77

1.4.3 Probenvorbereitung

79

1.4.3.1 Labormethoden

79

1.4.3.2 Einarbeitung im Produktionsmaßstab

80

1.4.4 Testmethoden

80

1.4.5 Verarbeitungsstabilität in der Schmelze

82

1.4.6 Thermische Analysen

86

1.4.7 Chemilumineszenz

89

1.4.8 Thermische Langzeitstabilität

89

1.4.8.1 Ofenalterungstechniken

89

1.4.8.2 Versuche unter externer Belastung

95

1.4.9 Vorhersage der Lebensdauer

98

1.5 Stabilisierung ausgewählter Substrate

99

1.5.1 Polyolefine

99

1.5.1.1 Allgemeine Aspekte

99

1.5.1.2 Verarbeitungsstabilisierung in der Schmelze

100

1.5.1.3 Thermische Langzeitstabilisierung

108

1.5.1.4 Einfluss von Füllstoffen und Pigmenten

116

1.5.1.5 Spezielle Anforderungen in besonderen Anwendungen

121

1.5.2 Elastomere und Thermoplastische Elastomere (TPE)

124

1.5.2.1 Allgemeine Aspekte

124

1.5.2.2 Polybutadien Kautschuk (BR)

126

1.5.2.3 Polyisopren Kautschuk (IR)

127

1.5.2.4 Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

128

1.5.2.5 Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)

130

1.5.2.6 Ethylen-Propylen-Kautschuke (EPM, EPDM)

131

1.5.2.7 Polystyrol-Polydien-Blockcopolymere (TPE-S)

131

1.5.3 Styrolpolymere

133

1.5.3.1 Standardpolystyrol (PS)

133

1.5.3.2 Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN)

134

1.5.3.3 Schlagzähes Polystyrol (PS-I oder (H)IPS)

135

1.5.3.4 Transparentes, schlagzähes Polystyrol (CLIPS)

137

1.5.3.5 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS)

139

1.5.3.6 Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer (MBS)

142

1.5.3.7 Weitere styrolbasierte Pfropfcopolymere

143

1.5.4 Polyamide (PA)

144

1.5.4.1 Aliphatische Polyamide

144

1.5.4.2 Aromatische Polyamide

149

1.5.5 Polyester

149

1.5.5.1 Polyethylenterephthalat (PET)

149

1.5.5.2 Polybutylenterephthalat (PBT)

150

1.5.5.3 Ungesättigte Polyester (UP)

151

1.5.6 Polyoxymethylene (POM)

151

1.5.7 Polycarbonat (PC)

154

1.5.8 Polyurethane (PUR)

155

1.5.9 Polyvinylchlorid (PVC)

158

1.5.10 Polyphenylenether (PPE)

161

1.5.11 Hochleistungsthermoplaste

161

1.5.12 Polymermischungen und -legierungen

162

1.5.13 Biokunststoffe

163

1.6 Technologische Trends

163

1.7 Verzeichnis der chemischen Strukturen, CAS-Nummern, Handelsnamen, und Produzenten von Stabilisatoren

165

1.7.1 Primäre Antioxidantien

165

1.7.2 Sekundäre Antioxidantien (Phosphite/Phosphonite)

173

1.7.3 Sekundäre Antioxidantien (Thiosynergisten)

176

1.7.4 Metalldesaktivatoren

177

1.7.5 Ni-Quencher

178

1.7.6 UV-Absorber

179

1.7.7 Sterisch gehinderte Amine HA(L)S

184

1.7.8 Hersteller/Lieferanten

193

1.8 Literatur

196

2 Lichtschutzmittel

204

Markus Grob, Gregor Huber, Heinz Herbst, André Le Gal, Daniel Müller, Howard Priest, Cinzia Tartarini, Andreas Thuermer, Liane Schulz, Alex Wegmann, Wiebke Wunderlich, Jürg Zingg, Manuele Vitali, François Gugumus†

204

2.1 Einleitung

204

2.2 Photoabbau von Kunststoffen

206

2.2.1 Ultraviolettspektrum des Sonnenlichts

206

2.2.2 Physikalisch-chemische Prozesse, die durch Lichtabsorption auftreten

212

2.2.3 Die Energie des Lichts und dessen Absorption

217

2.2.4 Photooxidationsschema

219

2.2.5 Photooxidation von Polyolefinen

221

2.2.5.1 Photooxidation von PP

228

2.2.5.2 Photooxidation von PE

229

2.2.6 Photooxidation von Elastomeren

233

2.2.7 Photooxidation von Styrol-Kunststoffen

236

2.2.8 Photooxidation von Polyamiden

240

2.2.8.1 Aliphatische Polyamide

240

2.2.8.2 Aromatische Polyamide

242

2.2.9 Photooxidation von Polyvinylchlorid

244

2.2.10 Photooxidation von Polycarbonat

248

2.2.11 Photooxidation von Polyacetalen

253

2.2.12 Photooxidation von PUR

255

2.2.13 Photooxidation von linearen Polyestern

259

2.2.14 Photooxidation von thermoplastischen Polyester-Elastomeren

263

2.2.15 Photooxidation von Polyacrylaten und Polymethacrylat

264

2.2.16 Photooxidation von PPE

268

2.2.17 Photooxidation von Polysulfon

274

2.2.18 Photooxidation von Epoxidharzen

276

2.2.19 Photooxidation von anderen Polymeren

279

2.3 Mechanismen für die UV-Stabilisierung

279

2.3.1 UV-Absorption

280

2.3.2 Quenchen

291

2.3.3 Hydroperoxidzersetzung

293

2.3.4 Abfangen von freien Radikalen

295

2.3.5 Sterisch gehinderte Amine (HALS)

297

2.3.5.1 Stabilisierungsmechanismen der HALS-Oxidationsprodukte

297

2.3.5.2 Stabilisationsmechanismen von HALS

306

2.4 Lichtschutzmittelprüfung

316

2.4.1 Natürliche Bewitterung

316

2.4.2 Künstliche Bewitterung

318

2.4.3 Einfluss von Pigmenten auf die Lichtschutzmittelprüfung

320

2.5 Technische Aspekte der Lichtstabilisierung

322

2.5.1 Stabilität und Flüchtigkeit

323

2.5.2 Löslichkeit, Kompatibilität, Migration und Extraktion von Lichtschutzmitteln

324

2.5.3 Handhabung und Sicherheit

325

2.5.4 Praktische Aspekte der Lichtstabilisierung

325

2.5.5 Strukturen von Lichtschutzmitteln

326

2.6 Stabilisierung von ausgewählten Kunststoffen

326

2.6.1 Stabilisierung von Polyolefinen

326

2.6.1.1 UV-Stabilisierung von PP

327

2.6.1.2 UV-Stabilisierung von PE

366

2.6.1.3 UV-Stabilisierung von Polyolefinen in der Landwirtschaft

393

2.6.2 Stabilisierung von Elastomeren

410

2.6.2.1 Lichtstabilisierung von Klebstoffen

419

2.6.3 Stabilisierung von Styrolpolymeren

426

2.6.4 Stabilisierung von Polyamiden

434

2.6.4.1 Stabilisierung von Polyamidfasern

444

2.6.5 Stabilisierung von Polyvinylchlorid

446

2.6.6 UV-Stabilisierung von Polycarbonat

452

2.6.7 UV-Stabilisierung von Polyacetal

456

2.6.8 UV-Stabilisierung von Polyurethanen

465

2.6.9 UV-Stabilisierung linearer Polyester

474

2.6.10 UV-Stabilisierung ungesättigter Polyester

481

2.6.11 UV-Stabilisierung thermoplastischer Polyester-Elastomere

482

2.6.12 UV-Stabilisierung von Polyacrylaten

482

2.6.13 UV-Stabilisierung von Polyphenylenether

487

2.6.14 UV-Stabilisierung von Polysulfonen

488

2.6.15 UV-Stabilisierung von Epoxidharzen

490

2.6.16 Stabilisierung anderer Polymere

491

2.7 Strukturformeln

491

2.8 Literatur

496

3 PVC-Stabilisatoren

518

Thomas Hopfmann, Karl-Josef Kuhn, Johannes Kaufhold, Michael Schiller

518

3.1 PVC-Markt, Additiv-Markt und Nachhaltigkeit

518

3.2 Thermischer Abbau von PVC

523

3.2.1 Schädigung durch thermische Einflüsse

523

3.2.2 Stabilisatorfunktionen

527

3.3 Stabilisierung von PVC

533

3.3.1 Organozinnstabilisatoren

533

3.3.1.1 Organozinnmercaptide und -sulfide

533

3.3.1.2 Organozinncarboxylate

537

3.3.2 Metallseifenstabilisatoren

538

3.3.2.1 Prinzip der Metallseifenstabilisierung

538

3.3.2.2 Stabilisatorformen

545

3.3.2.3 Bleistabilisatoren

545

3.3.2.4 Ältere Stabilisierungssysteme und Exoten

547

3.3.3 Schwermetallfreie PVC-Stabilisierung

548

3.3.3.1 Organische Stabilisierung

548

3.3.3.2 Weitere stickstoffhaltige, organische Stabilisatoren

549

3.3.3.3 Stabilisierung mit Perchloraten

550

3.3.4 Co-Stabilisatoren

550

3.3.4.1 Phosphite

551

3.3.4.2 Polyole

556

3.3.4.3 b-Diketone

557

3.3.4.4 Sterisch gehinderte Amine (HALS)

559

3.3.4.5 Antioxidantien

559

3.3.4.6 Anorganische Co-Stabilisatoren

560

3.4 Richtrezepturen

562

3.5 Prüfverfahren

574

3.5.1 Mischen

575

3.5.2 Farbmessungen

575

3.5.3 Prüfung der Thermostabilität

577

3.5.3.1 Statischer Hitzetest

577

3.5.3.2 Dynamischer Hitzetest

578

3.5.3.3 Bestimmung der HCl-Abspaltung

580

3.5.4 Prüfung des Einflusses von Thermostabilisatoren auf das Verarbeitungsverhalten

581

3.5.5 Prüfung der elektrischen Eigenschaften

583

3.5.6 Bestimmung der Wetter- und Lichtstabilität

583

3.5.7 Spezielle Prüfmethoden für Automobilanwendungen

585

3.5.7.1 Fogging-Test

585

3.5.7.2 Lagerungstest

585

3.5.7.3 Aminresistenz

585

3.6 Stabilisatorenhersteller in Europa

586

3.7 Literaturverzeichnis

591

4 Säurefänger

598

Stefan Fokken, Frank Reichwald

598

4.1 Einführung

598

4.2 Grundprinzip der Wirkungsweise (Ablauf)

599

4.3 Physikalische und chemische Beschreibung der Additive

601

4.3.1 Metallseifen

601

4.3.2 Hydrotalcite

604

4.3.3 Hydrocalumit

606

4.3.4 Zeolithe

607

4.3.5 Oxide und Hydroxide

608

4.4 Einarbeitung von Additiven in Polymere

612

4.5 Austestung von Additiven in Polymeren

612

4.5.1 Untersuchung des Korrosionswiderstandes

612

4.5.2 Mehrfachextrusion

613

4.5.3 Gelbfärbungsindex (Yellowness Index YI, DIN ISO 6167)

614

4.5.4 Schmelzflussindex/Schmelzvolumenindex (MFR, ASTM D1238, DIN ISO 1133)

614

4.5.5 Filtrationsindex (FI, ASTM D3218, DIN EN 13900-5)

615

4.6 Formulierungsbeispiele und Additivverhalten in verschiedenen Polyolefinen

615

4.7 Wechselwirkungen mit anderen Additiven

626

4.8 Technologietrends

626

4.9 Zusammenfassung

627

4.10 Liste der Hersteller nach Produktgruppen

628

4.11 Literatur

629

5 Oberflächenaktive Zusatzstoffe

632

Eric Richter, Ottmar Schacker

632

5.1 Einführung

632

5.2 Gleitmittel

633

5.2.1 Einleitung

633

5.2.2 Chemie der Gleitmittel

633

5.2.2.1 Fettalkohole

635

5.2.2.2 Fettsäuren und deren Salze

636

5.2.2.3 Fettsäureamide

636

5.2.2.4 Fettsäureester

636

5.2.2.5 Montansäureester

637

5.2.2.6 Polyolefinwachse

637

5.2.2.7 Polare Polyolefinwachse

638

5.2.2.8 Paraffine

638

5.2.2.9 Spezialitäten

638

5.2.3 Stoffcharakterisierung

639

5.2.4 Wirkungsweise

641

5.2.5 Anwendungstechnische Prüfung

649

5.2.5.1 Laborkneter

649

5.2.5.2 Extrusiometer

650

5.2.5.3 Kapillarrheologie

651

5.2.5.4 Laborwalzwerk

652

5.2.5.5 Druckfiltertest

653

5.2.5.6 Foliennote

654

5.2.5.7 Spritzgießen

654

5.2.5.8 Fertigteilprüfung

654

5.2.6 Anwendung

655

5.2.6.1 Polyvinylchlorid

656

5.2.6.2 Polyolefine

659

5.2.6.3 Technische Thermoplaste

661

5.2.6.4 Elastomere

667

5.2.6.5 Pigmentdispergierung

670

5.3 Verarbeitungshilfsmittel

672

5.3.1 Einführung

672

5.3.2 Chemie der Verarbeitungshilfsmittel für PVC

673

5.3.2.1 Stoffcharakterisierung

675

5.3.2.2 Wirkungsweise

676

5.3.2.3 Anwendungstechnische Prüfung

678

5.3.2.4 Anwendung

681

5.3.3 Chemie der Verarbeitungshilfsmittel für Polyolefine

683

5.3.3.1 Stoffcharakterisierung

685

5.3.3.2 Wirkungsweise

685

5.3.3.3 Anwendungstechnische Prüfung

689

5.3.3.4 Anwendung

690

5.4 Antistatika

691

5.4.1 Einführung

691

5.4.2 Chemie der Antistatika

693

5.4.2.1 Interne Antistatika

693

5.4.2.2 Permanente Antistatika

696

5.4.3 Stoffcharakterisierung

697

5.4.4 Wirkungsweise

697

5.4.4.1 Interne Antistatika

697

5.4.4.2 Permanente Antistatika

702

5.4.5 Anwendungstechnische Prüfung

703

5.4.6 Anwendung

704

5.5 Antifogging-Additive

709

5.5.1 Einführung

709

5.5.2 Chemie der Antifogging-Additive

709

5.5.3 Stoffcharakterisierung

712

5.5.4 Wirkungsweise

712

5.5.5 Anwendungstechnische Prüfung

713

5.5.6 Anwendung

717

5.6 Slip-Additive

718

5.6.1 Einführung

718

5.6.2 Chemie der Slip-Additive

719

5.6.3 Charakterisierung und Prüfung der Slip-Additive

719

5.6.4 Wirkungsweise und Einsatz der Slip-Additive

720

5.7 Handelsnamen und Lieferanten

722

5.8 Literatur

725

6 Nukleierungsmittel und Transparenzverstärker

728

Ralph D. Maier, Per Magnus Kristiansen

728

6.1 Einleitung

728

6.2 Nukleierung und Kristallisation semikristalliner Polymere

728

6.2.1 Strukturelle Merkmale und Parameter

729

6.2.2 Der Kristallisationsvorgang

730

6.2.3 Definitionen

732

6.2.3.1 Primäre Nukleierung

732

6.2.3.2 Sekundäre Nukleierung

733

6.2.4 Kristallisationskinetik

733

6.2.4.1 Isotherme Kristallisation

733

6.2.4.2 Nicht-isotherme Kristallisation

734

6.2.4.3 Kristallisationskinetik in Theorie und Praxis

734

6.2.5 Morphologie-Bausteine

735

6.3 Heterogene Nukleierungsmittel

736

6.3.1 Strukturelle Merkmale

736

6.3.2 Bedeutung der Epitaxie

737

6.3.3 Wirkungsweise

737

6.3.3.1 Auswirkungen auf die Kristallisatonskinetik

738

6.3.3.2 Effizienz von Nukleierungsmitteln

738

6.3.3.3 Einfluss der Nukleierung auf die Morphologie

741

6.3.3.4 Einfluss auf Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften

743

6.3.3.5 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen

745

6.4 Nukleierungsmittel und Clarifier für Polypropylen

746

6.4.1 Nukleierungsmittel-Klassen

746

6.4.1.1 Anorganische Nukleierungsmittel

747

6.4.1.2 Salze von Carbonsäuren

747

6.4.1.3 Sorbitolacetale

748

6.4.1.4 Nukleierungsmittel auf Kolophonium-Basis

749

6.4.1.5 Carbonsäureamide

750

6.4.1.6 Salze von Organophosphorsäuren

751

6.4.1.7 Pigmente

752

6.4.1.8 Metallsalze organischer Hydroxyverbindungen

753

6.4.1.9 Polymere Nukleierungsmittel

753

6.4.1.10 Sonstige Nukleierungsmittel

753

6.4.1.11 Effizienz

753

6.4.2 Nukleierung der b-Modifikation

754

6.4.2.1 b-Nukleierungsmittel

754

6.4.2.2 Wirkungsweise

754

6.4.2.3 b-Selektivität

755

6.4.2.4 Mechanische Eigenschaften

755

6.4.3 Indirekte Nukleierung der g-Modifikation

756

6.4.4 Transparenzverstärker

757

6.4.4.1 Klassen von Transparenzverstärkern

757

6.4.4.2 Phasenverhalten

758

6.4.5 Praktische Aspekte der PP-Nukleierung

761

6.4.5.1 Konzentrationsbereich

761

6.4.5.2 Eigenschaftsspektrum von nukleiertem PP

761

6.4.5.3 Eigenschaftsspektrum von Transparenzverstärkern

763

6.4.5.4 Wechselwirkung mit anderen Additiven

764

6.5 Nukleierung von Polyamiden

765

6.5.1 Polyamid 6

765

6.5.2 Polyamid 66

766

6.6 Nukleierung von Polyethylenterephthalat

766

6.6.1 Heterogene Nukleierung

767

6.6.2 Chemische Nukleierung

767

6.6.2.1 Mechanismus

767

6.6.2.2 Chemische Nukleierungsmittel

768

6.6.2.3 Nebenwirkungen

768

6.6.3 Nukleierung durch Metallhydroxide

769

6.6.4 Nukleierung durch Weichmachung

769

6.6.5 Praktische Aspekte der PET-Nukleierung

769

6.7 Nukleierung von Polyethylen

770

6.7.1 Polyethylen hoher Dichte

770

6.7.2 Polyethylene niederer Dichten

771

6.8 Polylactid

772

6.9 Poly-1-buten

773

6.10 Nukleierung sonstiger semikristalliner Polymere

773

6.11 Resümee und Ausblick

774

6.12 Liste kommerzieller Nukleierungsmittel, Handelsnamen und Hersteller

775

6.13 Literatur

778

7 Farbmittel

786

7.1 Einleitung

786

7.2 Farbe

786

7.2.1 Definition des Begriffs Farbe

786

7.2.1.1 Die Lichtquelle

787

7.2.1.2 Absorption durch das Farbmittel

787

7.2.1.3 Observation

788

7.2.2 Metamerismus

789

7.2.3 Transparenz und Opazität

790

7.2.4 Dichroismus – Optische Anisotropie

790

7.3 Farbmittel

790

7.3.1 Begriffsdefinitionen

790

7.3.1.1 Pigmente

790

7.3.1.2 Farbstoffe

792

7.3.1.3 Nomenklatur

792

7.3.2 Eigenschaften, Prüfmethoden und Bewertung der Leistungsfähigkeit

792

7.3.2.1 Hitzebeständigkeit

793

7.3.2.2 Lichtechtheit

794

7.3.2.3 Wetterbeständigkeit

794

7.3.2.4 Migrationsverhalten

795

7.3.2.5 Abrasionsverhalten

796

7.3.2.6 Plate-Out

796

7.3.2.7 Kreiden

796

7.3.2.8 Einfluss auf die rheologischen Eigenschaften

797

7.3.2.9 Verzug

797

7.3.3 Farbmittel-Klassen

797

7.3.3.1 Weiße Farbmittel

798

7.3.3.2 Schwarze Farbmittel

798

7.3.3.3 Anorganische Farbpigmente

799

7.3.3.4 Organische Farbmittel

801

7.3.3.5 Effektpigmente

812

7.3.3.6 Wichtige Pigmente und Farbstoffe für die Einfärbung von Kunststoffen

813

7.4 Einfärbetechnologie

825

7.4.1 Einarbeitung des Farbmittels

825

7.4.1.1 Dispergierung

826

7.4.1.2 Verteilung und Homogenisierung

828

7.4.1.3 Dispergiertechnologie

828

7.4.2 Auswahlkriterien für Farbmittel

829

7.4.3 Probleme bei der Dispergierung

831

7.4.4 Lieferformen

831

7.4.4.1 Pulverpigmente

831

7.4.4.2 Staubarme rieselfähige Pigmente

832

7.4.4.3 Pigmentmischungen

832

7.4.4.4 Feste Farbkonzentrate

832

7.4.4.5 Flüssige Farbkonzentrate

834

7.5 Einfärben von Kunststoffen

837

7.5.1 Einfärbung von PVC

837

7.5.1.1 Pigmente und Pigmentformen

838

7.5.1.2 Wechselwirkungen mit Bestandteilen des Compounds

838

7.5.1.3 Verarbeitung

839

7.5.1.4 Anforderung der Anwendung und Prüfbedingungen

842

7.5.2 Einfärbung von Polyolefinen

843

7.5.2.1 Pigmente und Pigmentformen

843

7.5.2.2 Wechselwirkungen mit dem Kunststoff und den Kunststoffadditiven

845

7.5.2.3 Verarbeitung

846

7.5.2.4 Anwendungen und Prüfung

849

7.5.3 Einfärbung von Styrolkunststoffen und Acrylkunststoffen

851

7.5.3.1 Kriterien für die Einfärbung

851

7.5.3.2 Farbmittel für Polystyrol, PMMA und SAN

851

7.5.3.3 Farbmittel für ABS und ASA

852

7.5.4 Polyamide und Polycarbonat

852

7.5.5 Polyurethane

854

7.5.6 Thermoplastische Polyester und andere technische Kunststoffe

854

7.6 Prüfverfahren

856

7.7 Trends und Zukunftsaussichten

857

7.8 Liste der Farbmittellieferanten

858

7.9 Literatur

860

8 Optische Aufheller

862

Alfred G. Oertli

862

8.1 Einleitung

862

8.2 Wirkmechanismen optischer Aufheller

863

8.3 Auswahl optischer Aufheller

865

8.4 Struktur optischer Aufheller

867

8.5 Einarbeitung optischer Aufheller

867

8.6 Prüfung optischer Aufheller

868

8.6.1 Migration und Ausschwitzen

868

8.6.2 Effekt des Aufhellens

868

8.6.3 Lichtstabilität

870

8.7 Eigenschaften optischer Aufheller in verschiedenen Kunststoffen

871

8.7.1 Polyvinylchlorid (PVC)

871

8.7.2 Polystyrol und Styrol-Copolymere

872

8.7.3 Polycarbonat

874

8.7.4 Polyurethan

875

8.7.5 Polyolefine

876

8.7.6 Polymethylmethacrylat (PMMA)

876

8.7.7 Ungesättigte Polyester

877

8.7.8 Polyethylenterephthalat (PET)

878

8.7.9 Polyamidfasern

878

8.8 Technologische Trends

879

8.9 Index von Handelsnamen, Herstellern und Verkäufern

880

8.10 Literatur

881

9 Vernetzung und kontrollierter Abbau von Polyolefinen

882

Dan Munteanu †

882

9.1 Einleitung

882

9.2 Grundlagen der Polyolefin-Vernetzung und kontrollierter Abbau

885

9.2.1 Erzeugung und Verbleib von Makroradikalen in Polyolefinen

885

9.2.1.1 Systeme mit freien Radikalen

885

9.2.1.2 Kettenspaltung, Verzweigung und Vernetzung

888

9.2.1.3 Pfropfen funktioneller Monomere

890

9.2.2 Strahlenvernetzung

892

9.2.3 Peroxidvernetzung

895

9.2.4 Silanvernetzung

896

9.2.4.1 Silanfunktionalisierte Polyolefine

896

9.2.4.2 Feuchtigkeitsvernetzung von silanfunktionalisierten Polyolefinen

899

9.3 Vernetzung, Kettenspaltung und Pfropfen mit organischen Peroxiden

902

9.3.1 Strukturen und allgemeine Eigenschaften

903

9.3.2 Peroxidzersetzung

907

9.3.3 Lagerung und Sicherheitsanforderungen

915

9.3.4 Wichtige Hersteller und Handelssorten der Peroxide

917

9.4 Organofunktionelle Silane

920

9.4.1 Strukturen und allgemeine Eigenschaften

920

9.4.2 Flüssige Silanformulierungen

922

9.4.3 Trockensilanformulierungen

923

9.5 Einarbeitung von Peroxiden und Silanen in Polyolefine

926

9.5.1 Dosieren von festen Zusatzstoffen

928

9.5.2 Sprühen flüssiger Zusatzstoffe

928

9.5.3 Direktes Einspritzen von flüssigen Zusatzstoffen

929

9.5.4 Sicherheitsanforderungen beim Dosieren

929

9.6 Technische Aspekte der Peroxidvernetzung

931

9.6.1 Auswahl der Peroxide

931

9.6.2 Verfahrensparameter

934

9.6.2.1 Verarbeitungs- und Vernetzungstemperatur

934

9.6.2.2 Peroxidkonzentration

935

9.6.2.3 Polyolefinstruktur

936

9.6.2.4 Vernetzungscoagenzien

938

9.6.2.5 Stabilisatorpakete und Scorch-Verzögerer

939

9.6.2.6 Füllstoffe und andere Hilfsstoffe

942

9.6.2.7 Haltbarkeit

942

9.6.3 Vernetzungstechniken

943

9.6.3.1 Draht- und Kabelisolierung

943

9.6.3.2 Rohre

945

9.6.3.3 Spritzgießen und Rotationsformen

946

9.6.4 Peroxidverwandte Vernetzungstechniken

947

9.6.4.1 UHF-Vernetzung

947

9.6.4.2 Vernetzung mit hochstabilen Initiatoren

948

9.7 Technische Aspekte der Silanvernetzung

948

9.7.1 Silangepfropfte Polyolefine

949

9.7.1.1 Zweistufiges Verfahren

949

9.7.1.2 Einstufiges Verfahren

952

9.7.1.3 Trockensilan-Verfahren

953

9.7.2 Ethylen-Silan-Random-Copolymere

954

9.7.3 Vernetzen silanmodifizierter Polyolefine mittels Feuchtigkeit

957

9.7.3.1 Einfluss der Verfahrensparameter

957

9.7.3.2 Vernetzungstechniken

958

9.8 Strukturen und Eigenschaften von vernetzten Polyolefinen

963

9.8.1 Strukturen

963

9.8.2 Analytische Methoden zur Untersuchung der Polyolefinvernetzung

964

9.8.3 Allgemeine Eigenschaften

967

9.9 Spezifische Eigenschaften und Anwendungen von vernetzten Polyolefinen

968

9.9.1 Produktdifferenzierung und Technologiewettbewerb

969

9.9.2 Draht- und Kabelisolierungen

971

9.9.2.1 Isolierung von Niederspannungskabeln

973

9.9.2.2 Isolierung von Mittelspannungskabeln

973

9.9.2.3 Isolierung von Hochspannungskabeln

975

9.9.3 Rohr- und Rohrleitung

977

9.9.4 Vernetzte Schäume

984

9.9.5 Andere Anwendungen

987

9.10 Kontrollierter Abbau von Polypropylen

989

9.10.1 Einfluss der Prozessparameter

992

9.10.1.1 Auswahl der Peroxide

993

9.10.1.2 Peroxidkonzentration

995

9.10.1.3 Verarbeitungstemperatur

996

9.10.1.4 Abbauverhältnis

997

9.10.1.5 Verarbeitungsanlagen

998

9.10.1.6 Stabilisierungspakete und andere Zusatzstoffe

1000

9.10.2 Viskositätsabbau von Random- und Impactcopolymeren

1002

9.10.3 Eigenschaften von abgebauten Polypropylenen

1004

9.10.4 Peroxidfreier Viskositätsabbau

1005

9.11 Technologische Trends und Ausblick

1010

9.12 Liste der Lieferanten, Hersteller und Handelsnamen

1014

9.13 Literatur

1015

10 Chemische Treibmittel

1028

Helmut Hurnik

1028

10.1 Einleitung

1028

10.2 Wirkungsweise von Treibmitteln

1028

10.2.1 Allgemeine Anforderungen für die Auswahl

1030

10.2.2 Charakterisierung von Treibmitteln

1030

10.3 Produktklassen und Wirkmechanismen

1031

10.3.1 Azoverbindungen

1032

10.3.1.1 Azodicarbonsäurediamid (ADC)

1032

10.3.1.2 Zersetzungsmechanismus

1033

10.3.1.3 Beeinflussung der Zersetzung

1034

10.3.2 Hydrazin-Derivate

1038

10.3.2.1 p-Toluolsulfonylhydrazid (TSH)

1038

10.3.2.2 p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid) (OBSH)

1039

10.3.3 Semicarbazide

1041

10.3.3.1 p-Toluolsulfonylsemicarbazid (TSSC)

1041

10.3.4 Tetrazole

1042

10.3.4.1 5-Phenyltetrazol (5-PT)

1042

10.3.5 N-Nitrosoverbindungen

1043

10.3.5.1 N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin (DNPT)

1043

10.3.6 Carbonate

1044

10.3.6.1 Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3)

1044

10.3.6.2 Zersetzungsmechanismus

1045

10.4 Funktionsadditive

1046

10.5 Treibmittel-Zubereitungen

1047

10.6 Prüfung chemischer Treibmittel

1050

10.7 Einarbeitung der Treibmittel

1050

10.7.1 Sicherheitsaspekte

1050

10.7.2 Lieferformen

1051

10.7.3 Anwendungen

1051

10.7.4 Die Polymere

1053

10.7.5 Wirtschaftliche Bedeutung

1054

10.8 Verarbeitungsverfahren und Einsatzgebiete

1055

10.9 Der Markt für chemische Treibmittel

1058

10.10 Technologischer Trend und Ausblick

1059

10.11 Herstellerverzeichnis und Handelsnamen

1060

10.12 Literatur

1061

11 Flammschutzmittel

1064

Jürgen Troitzsch

1064

11.1 Einleitung

1064

11.2 Der Vorgang des Brennens

1065

11.2.1 Brandablauf

1065

11.2.2 Die Flamme

1067

11.3 Markt

1069

11.4 Kunststoffe und Flammschutzmittel

1070

11.4.1 Verbrennungsprozess und Wirkungsweise von Flammschutzmitteln

1070

11.4.2 Halogenhaltige Flammschutzmittel

1072

11.4.2.1 Bromhaltige Flammschutzmittel

1073

11.4.2.2 Chlorhaltige Flammschutzmittel

1077

11.4.3 Phosphorhaltige Flammschutzmittel

1078

11.4.4 Stickstoffhaltige Flammschutzmittel

1082

11.4.5 Intumeszierende Flammschutzmittel

1084

11.4.6 Anorganische Flammschutzmittel

1086

11.4.6.1 Aluminiumhydroxid

1087

11.4.6.2 Magnesiumhydroxid

1087

11.4.6.3 Borhaltige Flammschutzmittel

1088

11.4.6.4 Zink-/Zinnhaltige-Flammschutzmittel

1089

11.4.6.5 Antimontrioxid als Synergist für halogenhaltige Kunststoffe

1090

11.4.6.6 Weitere synergistisch wirkende Flammschutzmittel

1091

11.4.6.7 Expandierbarer Graphit

1091

11.4.6.8 Nanocomposites als Flammschutzmittel

1092

11.5 Flammschutzmittelrezepturen für wichtige Polymere

1093

11.6 Nationale und internationale Brandprüfungen

1096

11.6.1 Bauwesen

1097

11.6.1.1 Deutschland

1097

11.6.1.2 Frankreich

1097

11.6.1.3 Vereinigtes Königreich

1098

11.6.1.4 Europäische Union

1099

11.6.2 Elektrotechnik, Elektronik, Kabel

1105

11.6.2.1 Brandtests

1106

11.6.2.2 Brandtests für Kabel und Leitungen

1108

11.6.3 Verkehrswesen

1109

11.6.3.1 Kraftfahrzeuge

1109

11.6.3.2 Schienenfahrzeuge

1110

11.7 Zukünftige Entwicklungen

1112

11.7.1 Flammschutzmittelmärkte

1112

11.7.2 Vorschriften und Prüfverfahren

1113

11.8 Literatur

1117

12 Füllstoffe und Verstärkungsmittel

1118

Michael Knerr, Emil Hersche

1118

12.1 Einleitung

1118

12.1.1 Definitionen

1118

12.1.2 Wirtschaftliche Bedeutung von Füllstoffen

1119

12.2 Eigenschaften von Füllstoffen

1120

12.2.1 Formfaktor

1120

12.2.2 Korngrößenverteilung

1121

12.2.2.1 Mittlerer Teilchendurchmesser (d 50?%)

1122

12.2.2.2 Oberer Schnitt

1122

12.2.2.3 Die spezifische Oberfläche als Maß für den Feinstanteil

1122

12.2.3 Oberflächenenergie

1123

12.2.4 Weitere Eigenschaften von Füllstoffen

1123

12.3 Eigenschaften gefüllter Kunststoffe

1124

12.3.1 Einfluss des Formfaktors

1124

12.3.1.1 Sphärische oder kubische Zuschlagstoffe

1124

12.3.1.2 Plättchen- und faserförmige Füllstoffe

1126

12.3.2 Einfluss der Korngrößenverteilung

1127

12.3.2.1 Einfluss des oberer Schnitts

1127

12.3.2.2 Einfluss der spezifischen Oberfläche

1128

12.3.3 Wirkung einer Oberflächenbeschichtung

1128

12.3.4 Weitere Eigenschaften modifizierter Kunststoffe

1129

12.4 Anwendungskriterien für Füllstoffe und Verstärkungsmittel in Thermoplasten

1132

12.5 Beschreibung der einzelnen Zuschlagstoffe

1135

12.5.1 Runde und kubische Partikel

1135

12.5.1.1 Natürliche Calciumcarbonate

1135

12.5.1.2 Synthetische, gefällte Calciumcarbonate

1137

12.5.1.3 Dolomit

1138

12.5.1.4 Calciumsulfat

1138

12.5.1.5 Bariumsulfat (Schwerspat)

1139

12.5.1.6 Glaskugeln

1139

12.5.1.7 Synthetische Silica

1139

12.5.1.8 Natürliche Silica

1140

12.5.1.9 Silikatkugeln

1140

12.5.1.10 Feldspat und Nephelin-Syenit

1140

12.5.1.11 Industrieruß

1140

12.5.1.12 Holzmehl

1141

12.5.1.13 Metalle und Metalloxide

1141

12.5.2 Plättchenförmige Partikel

1142

12.5.2.1 Talk

1142

12.5.2.2 Kaolin

1144

12.5.2.3 Glimmer

1144

12.5.2.4 Graphit

1145

12.5.2.5 Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid

1145

12.5.3 Nadel- und faserförmige Partikel

1146

12.5.3.1 Wollastonit

1146

12.5.3.2 Whiskers

1147

12.5.3.3 Asbest

1147

12.5.3.4 Glasfasern

1147

12.5.4 Weitere Mineralien

1148

12.5.5 Organische Füllstoffe und Verstärkungsmittel

1149

12.5.6 Elektrisch leitende Zusatzstoffe

1149

12.5.7 Nanofüllstoffe

1149

12.6 Haftvermittler

1150

12.7 Verarbeitung füllstoffhaltiger und verstärkter Kunststoffe

1151

12.7.1 PVC-U Profilextrusion

1151

12.7.2 Rohrextrusion

1153

12.7.3 Compoundieren

1154

12.7.4 Kabelextrusion

1156

12.7.5 Blas- und Flachfolienextrusion

1157

12.7.6 Plattenextrusion und Thermoformen

1158

12.7.6.1 Zuschlagstoffe beim Thermoformen

1158

12.7.6.2 Plattenextrusion

1159

12.7.6.3 Thermoformprozess

1160

12.7.7 Spritzgießen

1162

12.7.8 Holzmehlverarbeitung

1162

12.7.9 Blasformen

1163

12.7.10 Rezyklieren

1164

12.8 Anwendungen füllstoffhaltiger und verstärkter Kunststoffe

1165

12.8.1 PVC-Profile

1165

12.8.2 Mineralien in Rohren

1166

12.8.3 PVC-Plastisol-Produkte

1168

12.8.4 Produkte aus ungesättigten Polyesterharzen

1169

12.8.5 Kabel und Drähte

1171

12.8.6 Blas- und Flachfolien

1172

12.8.7 Platten und tiefgezogene Formteile

1175

12.8.8 Spritzgegossene Artikel

1176

12.8.9 Holzfaserverbundwerkstoffe

1177

12.8.10 Blasgeformte Kunststoff-Hohlkörper

1177

12.8.11 Nukleierung semikristalliner Polymere durch Mineralien

1178

12.8.12 Füllstoffe in technischen Kunststoffen

1179

12.9 Ausblick, technologischer Trend

1179

12.10 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von Füllstoffen und Verstärkungsmitteln

1181

12.11 Literatur

1185

13 Biozide Wirkstoffe

1188

Dietmar Ochs

1188

13.1 Einleitung

1188

13.2 Grundlagen

1188

13.2.1 Schadorganismen

1188

13.2.1.1 Bakterien

1189

13.2.1.2 Pilze

1190

13.2.1.3 Algen

1190

13.2.1.4 Biofilme

1191

13.2.2 Rahmenbedingungen für Mikrobenwachstum

1191

13.2.3 Wirkung von Bioziden

1193

13.3 Anwendungen und Effekte

1195

13.3.1 Verwendungszwecke

1195

13.3.2 Anforderungsprofil

1196

13.3.3 Biostabilisation von Kunststoffen und Beschichtungen

1197

13.3.3.1 Mikrobiell bedingte Schädigungsformen bei Kunststoffen

1197

13.3.3.2 Mikrobiologisch auffällige Kunststoffanwendungen

1197

13.3.3.3 Folgen mikrobieller Angriffe auf Kunststoffe

1199

13.3.3.4 Anfällige Substrate

1201

13.3.4 Hygienische Oberflächen

1202

13.3.4.1 Komplementäre Verwendung von bioziden Kunststoffen und Reinigungsprodukten

1205

13.3.4.2 Anwendungen im privaten Bereich

1206

13.4 Stoffe und Technologien

1208

13.4.1 Freisetzung und Aktivität

1208

13.4.2 Wirkstoffe

1209

13.4.2.1 Additive

1209

13.4.3 Immobilisierte Biozide

1212

13.4.4 Regenerationsmethode

1213

13.4.5 Photokatalytisch aktive Oberflächen

1213

13.4.6 Trends und neuere Entwicklungen

1214

13.4.6.1 Antimikrobielle Substanzen natürlichen Ursprungs

1214

13.4.6.2 Anti-adhäsive Oberflächen

1214

13.5 Testmethoden

1216

13.5.1 Agardiffusionstestverfahren

1217

13.5.2 Testverfahren mit direkter Kontamination der Prüfmuster

1219

13.5.3 Testmethoden zur Prüfung der Stabilität von Kunststoffen

1221

13.5.4 Allgemeine Betrachtungen der Testung von antimikrobiellen Effekten

1223

13.5.5 Standardtestmethoden

1225

13.6 Regulatorische Bestimmungen

1227

13.6.1 Europa

1227

13.6.2 USA

1228

13.6.3 REACH-Verordnung

1228

13.7 Herstellerverzeichnis

1229

13.8 Literatur

1232

14 Additiv-Präparationen für die Polyolefin-Stabilisierung

1238

Andreas Thürmer, Thomas Gfrörer

1238

14.1 Einleitung

1238

14.2 Eintrag von Additiven in Polymergries

1239

14.3 Dispersion von Additiven in Polymeren

1240

14.4 Dosiergenauigkeit, Hygiene, Sicherheit

1242

14.5 Methoden der Herstellung von CSB

1244

14.5.1 Agglomerations-Technologien

1244

14.5.1.1 Walzenkompaktierung

1244

14.5.1.2 Pelletierprozess

1246

14.5.2 Extrusionstechnologie

1248

14.6 Zusammenfassung

1250

14.7 Literatur

1251

15 Additive für das werkstoffliche Recycling von Kunststoffen

1252

Rudolf Pfaendner

1252

15.1 Einleitung

1252

15.2 Eigenschaften von Kunststoffrezyklaten

1253

15.3 Additive zur Qualitätsverbesserung von Rezyklaten

1255

15.3.1 Nachstabilisierung

1255

15.3.1.1 Polypropylen (PP)

1257

15.3.1.2 Polyethylen (PE)

1260

15.3.1.3 Polyethylenterephthalat (PET)

1261

15.3.1.4 Polyvinylchlorid (PVC)

1262

15.3.1.5 Sonstige Kunststoffrezyklate

1262

15.3.2 Reaktive Additive/Reparatur der Vorschädigung

1262

15.3.3 Kompatibilisatoren/Schlagzähigkeitsmodifikatoren

1264

15.3.4 Sonstige Additive für Rezyklate

1267

15.4 Zusammenfassung und Ausblick

1269

15.5 Literatur

1269

Stichwortverzeichnis

1274

 

© 2009-2021 ciando GmbH