Fachartikel vom 21.03.2016

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Neue Schlagzähmodifier für PVC-Anwendungen - Großes Einsparpotential durch Modifier-Kombination

Jürgen Hartmann, ADD-Chem Germany GmbH

Der PVC-Spezialist ADD-Chem Germany aus Langenselbold in Hessen befasst sich mit allen Arten der Rezepturentwicklung bzw. der Rohstoffweiterentwicklung. In diesem Zusammenhang wurde eine neue Reihe von Schlagzähmodifiern, sogenannte ADD-CAM CPE-Acryl-Modifier für transparente, opake und wetterbeständige Hart-PVC-Anwendungen, geprüft und ausgiebig getestet.

Die Produkte kombinieren die bereits vorhandenen Acryl Impact Modifier (AIM) und chloriertes Polyethylen (CPE). Die Kombination aus beiden Modifiern stellt eine kostengünstige Alternative für Extrusions- und Spritzgussanwendungen für Fensterprofile, Rohre, Platten und Verkleidungen dar und ist somit für viele Anwender von besonderem Interesse.

Folgende Vorteile des ADD-CAM Modifiers sind besonders hervorzuheben:
  • Es besteht aus einem Compound mit verbessertem Anwendungsfenster und Performance,
  • Rheologie, die ähnlich der des Fließverhaltens von AIM- bzw. CPE-Modifiern ist,
  • Deutlich verbesserter Explosionsschutz auf als reine Acrylatsysteme,
  • Erhöhte Flammfestigkeit,
  • Optimale Kosten-Nutzen Performance.

Die Produkte selbst bestehen aus den ADD-Chem Acrylat-Impactmodifiern, CPE-Modifiern und Stabilisatoren sowie verschiedenen Hilfsstoffen in unterschiedlichen Mengenverhältnissen. Das Acryl-, CPE Verhältnis wird nach Kundenwunsch eingestellt. Auf diese Weise können Kunden der CAM Modifier Produktreihe zwischen verschiedenen Varianten wählen, je nach unterschiedlichen Anforderungen und Bedürfnissen (AIM, CPE oder CAM).

ADD-CAM im Einsatz – Moderner Modifier für Fensterprofile
Die PVC Fensterprofil-Extrusion ist eine anspruchsvolle Anwendung für jeden Schlagzähmodifier. Konventionelle Acryl- und CPE-Modifier haben sich für diese Anwendung gut bewährt. ADD-CAM Produkte bieten dem PVC-Verarbeiter eine weitere Möglichkeit, die zunehmenden Anforderungen der Kunden an die Kosten / Performance zu erfüllen.

Die Haupteigenschaften von ADD-CAM beim Einsatz für Fesnterprofile sind:
  • Hohe Schlagzähigkeit selbst bei niedrigen Temperaturen,
  • Ausgezeichnete Eckenfestigkeit,
  • Gute Oberflächenbeschaffenheit und hoher Glanz,
  • Gute Wetterbeständigkeit,
  • Eine Verarbeitung ähnlich den Rezepturen mit AIM oder/und CPE.

Tabelle 1: Typische Ca/Zn stabilisierte Rezeptur für weiße Fensterprofile
Tabelle 1: Typische Ca/Zn stabilisierte Rezeptur für weiße Fensterprofile
Vergleich AIM, CPE und CAM im Fensterprofil
Die wichtigsten physikalischen und Verarbeitungseigenschaften des CAM mit Standard-AIM und CPE Modifiern sind in einer Ca/Zn stabilisierten weißen Fenster-Formulierung (siehe Tabelle 1) verglichen worden. Die Parameter bei der Abmischung wurden ebenso wie die Bedingungen bei der Extrusion konstant gehalten (Ausnahme: kleine Anpassungen der Abzugsgeschwindigkeit, um gleiche Wanddicke zu erhalten!).

Prozessparameter
In diesem Vergleich (siehe Abbildungen 1 und 2) ist zu beachten, dass herkömmliche AIM- und CPE-Modifier-Systeme einige Unterschiede zeigen können. Falls erforderlich, können diese Unterschiede durch die Optimierung der Verarbeitungsbedingungen und / oder die gesamte Formulierung minimiert werden.

Abb. 1: Extrusionsparameter – Massetemperatur und Druck
Abb. 1: Extrusionsparameter – Massetemperatur und Druck
Abb. 2: Extrusionsergebnisse – Masse, Geschwindigkeit und Stromstärke %
Abb. 2: Extrusionsergebnisse – Masse, Geschwindigkeit und Stromstärke %


Bei einem ADD-CAM Compound, einem System aus diesen beiden Modifiern, liegen die Verarbeitungsparameter von CAM zwischen den beiden herkömmlichen Modifiern entweder näher am AIM oder am CPE. So kann der Verarbeiter das für seine Anwendung am besten geeignete Modifier-System wählen.

Aussehen
Die ästhetischen Eigenschaften von Fensterprofilen sind von großer Bedeutung. Insgesamt sind die erhaltenen Farbwerte und das Aussehen der Profile mit den CAM-Typen ähnlich dem der AIM- und CPE-Modifier Systeme (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2: Farb- und Glanzmessungen
Tabelle 2: Farb- und Glanzmessungen


Wetterbeständigkeit
Die Wetterbeständigkeit von PVC hängt von der Rezeptur als Ganzes und von der Verarbeitungsgeschichte ab. Herkömmliche AIM and CPE Modifier für PVC haben eine nachgewiesene Wetterbeständigkeit. Richtig formulierte weiße Hart-PVC-Rezepturen auf Basis von AIM, CPE und CAM zeigen ausgezeichnete Farbstabilität unter Erhalt der physikalischen Eigenschaften (z.B. Schlagzähigkeit).

Abb. 3: Kerbschlagzähigkeit
Abb. 3: Kerbschlagzähigkeit
Impact Performance
Die Kerbschlagzähigkeit ist ein guter Indikator für Impact Performance und die allgemeinen Verarbeitungshistorie. Die Kerbschlagzähigkeit von CAM-Modifiern (siehe Abb. 3) ist ähnlich oder besser als die bei den konventionellen AIM- und CPE-Systemen. Dies belegt, dass die CAM´s als hocheffizienter Impact Modifier wirken und dass die Geliergrade dieser Formulierungen gut sind.

Kosten/Performance
Im zunehmenden Wettebewerb ist die Kosten/Performance ein wichtiger Faktor in jeder PVC Anwendung. Die Vorteile von CPE hinsichtlich der Kosten gegenüber AIM sind bekannt (siehe Abb. 4).

Abb. 4: Relatives Preis- Leistungsverhältnis
Abb. 4: Relatives Preis- Leistungsverhältnis
Diese relativen Kosten bedeuten, dass ein PVC-Verarbeiter (10.000mt/a Fenster Dryblend) bis zu 500.000 Euro/a beim Wechsel zum kostengünstigsten CPE Modifier einsparen kann. Die genauen Kostenvorteile der CAM-Modifier hängen dabei vom Verhältnis von Acryl : CPE ab; CPE reiche CAM bieten hierbei die größte Einsparung.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Die CAM-Modifier-Typen sind eine sinnvolle Ergänzung für PVC-Anwender. Das ADD-CAM Modifiersystem aus AIM/CPE bietet dem PVC-Verarbeiter/Formulierer eine Möglichkeit, das Kosten/Performance Verhältnis zu optimieren und somit die Kosten bei gleicher oder ähnlicher Performance zu senken.

Die Vorteile der ADD-CAM Produkte können in folgender Weise zusammengefasst werden:
  • Eine Mischung aus AIM und CPE mit den bewährten Eigenschaften und Leistungen,
  • Hohe Kälteschlagfestigkeit und verbesserte Flammfestigkeit,
  • Die Verarbeitung ist ähnlich der von AIM oder CPE modifizierten Rezepturen,
  • Optimales Kosten/Performance Verhältnis, vor allem verglichen mit herkömmlichen Modifiern,
  • Erhöhung des Explosionsschutzes.

In einigen, aber nicht allen Fällen erfordert ein Übergang von einem AIM oder CPE modifizierten System eine Anpassung der Verarbeitungsbedingungen. Dies gilt vor allem beim Wechsel von AIM zum CPE oder CPE-reichen CAM und umgekehrt.

Weitere Informationen zu den Modifiern finden Sie hier:
- Acrylic Impact Modifier (AIM)
- CAM Modifier
- CPE Modifier


ADD-Chem Germany GmbH

Hasselbachstr.2
63505 Langenselbold, Deutschland

Tel.:   +49(0)6184 932793 0
Email: j.hartmann@add-chem.de

Internet: www.ADD-Chem.de


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