DE10153668A1

DE10153668A1 - Polypropylenharzzusammensetzung

Info

Publication number: DE10153668A1
Application number: DE10153668A
Authority: DE
Inventors: Young Hwan Yu; Su Youl Kim; Dong Myung Shin
Original assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Petrochemical Co Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd; Hyundai Motor Co
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2002-08-01
Also published as: US20020077396A1; JP3500432B2; KR100387650B1; KR20020034427A; JP2002146129A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Polypropylenharzzusammensetzung und insbesondere eine Polypropylenharzzusammensetzung, die ein hochkristallines Polypropylen, ein Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, ein anorganisches Füllmaterial und ein Anti-Additiv umfasst. Das erfindungsgemäße Polypropylenharz liefert verbesserte Wärmebeständigkeit, Schlagbiegefestigkeit und Kratzfestigkeit, so dass es sich eignet, herkömmliche Polypropylene, die als Materialien für das Kraftfahrzeuginnere verwendet werden und mehrere Zehn Güteklassen haben, zu ersetzen und ferner die Herstellungskosten verringert sowie die Produktivität und Rückgewinnung gebrauchter Materialien verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Polypropylenharzzusammensetzung und insbesondere eine Polypropylenharzzusammensetzung, die ein hochkristallines Polypropylen, ein Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, einen anorganischen Füllstoff und ein Anti-Additiv umfasst. Das erfindungsgemäße Polypropylenharz liefert verbesserte Wärmebeständigkeit, Schlagbiegefestigkeit und Kratzfestigkeit, so dass es geeignet ist, herkömmliche Polypropylene, die als für das Kraftfahrzeuginnere verwendete Materialien, die mehrere zehn Güteklassen haben, zu ersetzen, und es verringert ferner die Herstellungskosten und verbessert die Produktivität und Rückgewinnung von gebrauchten Materialien.

In jüngster Zeit wurde die Forschung sehr stark intensiviert, um technische Kunststoffe (engineering resins), d. h. teure ABS/PC, ABS und PPF, durch kostengünstige Allzweck-Harze zu ersetzen. Zu diesem Zweck wurde ein Polypropylenharz als eines der Allzweck-Harze eingeführt, um den technischen Kunststoff zu ersetzen, da es eine wohlausgewogene molekulare Struktur aufweist und sehr gute Steifheit und "Scharnier-Eigenschaft" (hinge property) bei geringem Preis aufweist. Dennoch existieren aufgrund von Mängeln bezüglich der Wärmefestigkeit, der Schlagbiegefestigkeit und Kratzfestigkeit mehrere Nachteile bei der Verwendung eines solchen Polypropylenharzes in Materialien für das Kraftfahrzeuginnere, was zu der Produktion von minderwertigen Waren führt, die sich in der Wärme verformen, die verkratzen und durch externen Aufprall Risse ausbilden. Weiterhin nimmt das Molekulargewicht aufgrund thermischer Deformation während eines Spritzgießprozesses bei einer Temperatur von über 280°C deutlich ab. Solche Probleme weisen darauf hin, dass die Verwendung herkömmlicher Polypropylenharze für hohe Funktionalitäten von Materialien für das Kraftfahrzeuginnere aufgrund ihrer minderwertigen Eigenschaften beschränkt ist.

Da herkömmliche Polypropylenharze, die für Materialien für das Kraftfahrzeuginnere verwendet werden, mehrere Zehn Güteklassen erfordern, um den Qualitäten und physikalischen Eigenschaften zu genügen, wird eine Farbabstimmung schlecht und ein Harz in einer Spritzgussform muss unter Änderung eines Harzes einer unterschiedlichen Güteklasse während dem Prozess ausgetauscht werden, was in einer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit und Effizienz und steigenden Herstellungskosten resultiert. Hinsichtlich der Rückgewinnung nehmen die Rückführungskosten zu und verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften der rückgewonnenen Produkte, so dass deren kommerzieller Wert beeinträchtigt wird.

Kürzlich wurde von Toyota Motor Company ein Polypropylenharz entwickelt, das Polypropylenharze, die in mehrere Zehn Güteklassen unterteilt sind, in eine Güteklasse für Materialien für das Kraftfahrzeuginnere integriert. Diese Entwicklung wird hoch angesehen, da ein Trennverfahren nach der Güteklasse nicht mehr nötig ist, Herstellungskosten verringert werden, die physikalischen Eigenschaften der rückgewonnenen Produkte verbessert sind und der kommerzielle Wert steigt.

Demzufolge ist es ein Ziel der Erfindung, eine Polypropylenharzzusammensetzung bereitzustellen, die ein hochkristallines Polypropylen, ein Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, ein anorganisches Füllmaterial und ein Anti-Additiv umfasst, um gegenüber den oben beschriebenen Polypropylenharzen insofern Vorteile aufzuweisen, als sie sehr gute Schlagbiegefestigkeit, Wärmefestigkeit durch Verbesserung der Erweichungstemperatur und Beständigkeit bereitstellt, um Kratzer und Risse zu minimieren, sie die Herstellungskosten verringert, sie die Verarbeitbarkeit durch Integration von von in Güteklassen unterteilte Polymerharzen in einen verbessert und sie die Farbabstimmung und die physikalischen Eigenschaften der rückgewonnenen Materialien verbessert, so dass sie für Säulen- und Innenausstattungsteile für das Kraftfahrzeuginnere geeignet sein kann.

Die Erfindung stellt eine Polypropylenharzzusammensetzung bereit, die 50-90 Gew.-% hochkristallines Polypropylen, 5-50 Gew.-% Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, 0,1-3 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials und 0,1-0,5 Gew.-% eines Anti-Additivs umfasst.

Die Erfindung wird im Folgenden im Detail beschrieben.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Polypropylenharzzusammensetzung, die ein hochkristallines Polypropylen als eine der Komponenten umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die ein hochkristallines Propylen-Homopolymer mit Propylenmonomeren als Hauptkomponente enthält, ein Ethylen-Propylen-Block-Copolymer mit Ethylenen und einer Mischung davon, ausgewählt ist.

Das hochkristalline Polypropylen, das in der Polypropylenharzzusammensetzung verwendet ist, weist aufgrund seiner hohen Kristallinität sehr gute Beständigkeit und Kratzfestigkeit auf. Das in der Erfindung verwendete hochkristalline Polypropylen hat eine mittels ¹³C-NMR gemessene Pentadenfraktion (%mmmm) von über 97% und einen Schmelzindex von 0,5-50 g/10 min. Das hochkristalline Polypropylen wird zu 50-90 Gew.-% der gesamten Polypropylenharzzusammensetzung verwendet, bevorzugt zu 70-80 Gew.-%. Wenn der Gehalt 90 Gew.-% überschreitet, verschlechtern sich Schlagbiegefestigkeit und Kratzfestigkeit, da es mit einem Schmelzindex von über 12 eine hohe Fluidität erfordert; andernfalls, wenn der Gehalt unter 50 Gew.-% liegt, werden Kratzfestigkeit und das Biegeelastizitätsmodul verschlechtert. Das hochkristalline Ethylen-Propylen-Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise einen Ethylen-Gehalt von 3-10 Gew.-%.

Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht werden erfindungsgemäß verwendet, um bessere Fließfähigkeit der Harze während des Schmelzvorgangs zu erzielen und schlechte Schlagbiegefestigkeit bei geringer Temperatur auszugleichen. Das Polypropylen kann Polypropylenhomopolymer sein, Ethylen-Propylen-Blockcopolymer oder eine Mischung davon mit einem Schmelzindex von 0,5-50 g/10 min sein. Ein Polypropylen mit geringem Molekulargewicht wird verwendet, um verbesserte Schlagbiegefestigkeit der erzeugten Polypropylenharzzusammensetzung im Fall eines niedrigen Schmelzindexes und verbesserte Fließfähigkeit im Falle eines hohen Schmelzindexes bereitzustellen. Das Polypropylen mit geringem Molekulargewicht wird zu 5-50 Gew.-% der gesamten Polypropylenharzzusammensetzung, bevorzugt zu 20-30 Gew.-% verwendet. Wenn der Gehalt 50 Gew.-% übersteigt, werden die Schlagbiegefestigkeit und Kratzfestigkeit verringert; wenn im anderen Fall der Gehalt unter 5 Gew.-% liegt, wird die Fließfähigkeit minderwertig.

Das in der Erfindung vorgesehene Polyethylen wird verwendet, um die schlechte Schlagbiegefestigkeit der Polypropylenzusammensetzung bei geringer Temperatur auszugleichen und weist bevorzugt einen Schmelzindex von 1-25 g/10 min und eine spezifische Dichte von 0,915-0,964 auf. Das Polyethylen wird zu 5-50 Gew.-% der gesamten Polypropylenharzzusammensetzung, bevorzugt zu 20-30 Gew.-% verwendet. Wenn der Gehalt 50 Gew.-% übersteigt, nimmt die Kratzfestigkeit ab, wenn andernfalls der Gehalt unter 5 Gew.-% liegt, wird die Schlagbiegefestigkeit minderwertig.

Ein anorganisches Füllmaterial als eine weitere Komponente der Polypropylenharzzusammensetzung wirkt als Nukleationsmittel, um Kratzfestigkeit und Steifigkeit zu verbessern, ermöglicht geringere Herstellungskosten und weist eine vernetzende Wirkung auf. Die Teilchen des anorganischen Füllmaterials haben bevorzugt runde Form und eine geringe Größe zum Zweck, die Oberflächenspannung der Teilchen zu erhöhen, um die Steifigkeit der Zusammensetzung zu verbessern. Die durchschnittliche Teilchengröße liegt bevorzugt im Bereich von 1-4 µm. Wenn die Teilchengröße größer ist als 4 µm, können Risse um die Teilchen erzeugt werden, und die Elongation wird verschlechtert; wenn sie auf der anderen Seite kleiner als 1 µm ist, kann sich die Verteilung des Harzes bei konventionellen Mischmethoden verschlechtern. Das anorganische Füllmaterial wird im Bereich von 0,1-3 Gew.-% bezogen auf die gesamte Polypropylenharzzusammensetzung verwendet. Wenn weniger als 0,1 Gew.-% Füllmaterial verwendet wird, ist dies zuwenig, als dass das Füllmaterial als Keimbildner zur Verbesserung der Kratzfestigkeit und Steifigkeit wirken könnte. Auf der anderen Seite wird die Elongation verschlechtert, wenn der Füllmaterialgehalt mehr als 3 Gew.-% beträgt. Das anorganische Füllmaterial kann Talk, Wollastonit oder eine Mischung davon sein.

Ein in der Erfindung vorgesehenes Anti-Additiv wird verwendet, um sehr gute Fließfähigkeit und Kratzfestigkeit der erfindungsgemäßen Polypropylenharzzusammensetzung bereitzustellen. Das Anti-Additiv kann Fettsäure, Fettsäureamid, Monoester oder Glycerinmonostearat, enthaltend 40-95 Gew.-% einer Mischung davon, sein. Das Anti-Additiv wird in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf die gesamte Polypropylenharzzusammensetzung verwendet. Wenn der Gehalt unter 0,1 Gew.-% liegt, wird die Fließfähigkeit verschlechtert. Wenn der Gehalt auf der anderen Seite über 0,5 Gew.-% liegt, wird die Kratzfestigkeit nicht weiter verbessert.

Neben diesen Komponenten kann ein Elastomer im Bereich von 1-2 Gew.-% zugesetzt werden, falls gewünscht. Beispiele für das Elastomer sind Ethylen-Propylen-Elastomer (EPR), Ethylen-Propylen-dien-Elastomer (EPDM), Polyethylen, das unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellt wurde, oder eine Mischung davon. Andere Additive, die vom Fachmann verwendet werden, wie ein Antioxidans, Wärmestabilisator, und ein UV-Stabilisator können willkürlich in einem geeigneten Gehalt einbezogen werden, ohne den oben beschriebenen Gegenstand der Erfindung zu einzuschränken. Die erfindungsgemäße Polypropylenharzzusammensetzung wird hergestellt durch Mischen und Kompoundieren einer Mischung aus hochkristallinem Polypropylen, einem Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, einem anorganischen Füllmaterial, einem Anti-Additiv, und anderen Additiven. Die erzeugte Polypropylenharzzusammensetzung wird dann pelletiert (palletized) und mittels Spritzgießen geformt, um die gewünschten Automobilteile, wie zum Beispiel Säulen- und Innenausstattungsteile herzustellen. Somit verbessert die Verwendung der erfindungsgemäßen Polypropylenharzzusammensetzung anstelle konventioneller Polypropylenharze, die mehrere Zehn Güteklassen aufweisen (graded to several tens), deutlich Herstellungsprozess und Steuerung (controlling) des Harzes, Farbabstimmung und physikalische Eigenschaften der rückgewonnenen Materialien bei Erniedrigung der Herstellungskosten.

Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Erfindung unter Verwendung von Beispielen gegeben. Sie soll jedoch nicht als den Erfindungsbereich einschränkend verstanden werden.

Beispiele 1-3

Eine Mischung aus hochkristallinem Polypropylen, Polypropylen oder Polyethylen mit geringem Molekulargewicht, anorganischem Füllmaterial und Anti-Additiv wurde in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen und Mengenverhältnissen gemischt und bei 180-230°C kompoundiert. Die resultierende Mischung wurde mit einem Doppelschneckenextruder geschmolzen, geknetet, granuliert und mittels einer Spritzgießmaschine geformt, um Testproben zu erhalten.

Tabelle 1

Der Ethylengehalt in hochkristallinem Polypropylen wird mittels FT-IR-Spektrometrie gemessen.

Experimentelle Beispiele

Die physikalischen Eigenschaften der gemäß Beispielen 1-3 hergestellten Polypropylenharzzusammensetzungen wurden mittels folgender Methoden getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

[Testmethode]

A) Schmelzindex (MI, g/10 min): Getestet mittels ASTM D1238 (230°C/2,16 kg)
B) Spezifische Dichte (g/ml): Getestet mittels ASTM D791
C) Zugfestigkeit (kg/cm³) und Elongation (%) Getestet mittels ASTM D638 (Dicke der Probe 3 mm, 23°C)
D) Biegeelastizitätsmodul (kg/cm³): Getestet mittels ASTM D79 (Dicke der Probe 3 mm, 23°C)
E) IZOD Schlagbiegefestigkeit (kg.cm/cm): Getestet mittels ASTM D256 (Dicke der Probe 3 mm, 23°C)
F) Temperatur der Wärmeverformung (°C): Getestet mit ASTM D648 (4,6 kg belastet, Dicke der Probe 3 mm)
G) Bleihärte des Stifts (lead hardness of pencil): Getestet mittels JIS K-0202.

Tabelle 2

Wie in Tabelle 2 dargestellt, weist die erfindungsgemäße Polypropylenharzzusammensetzung Kratzfestigkeit, Schlagbiegefestigkeit und Wärmebeständigkeit auf, die denen herkömmlicher Polypropylenharzzusammensetzungen überlegen sind.

Erfindungsgemäß weist die oben beschriebene Polypropylenharzzusammensetzung ausreichende Kratzfestigkeit, Schlagbiegefestigkeit und Wärmebeständigkeit auf, so dass sie aufgrund ihrer sehr guten Eigenschaften in befriedigender Weise zur Verwendung in Teilen für das Kraftfahrzeuginnere, wie zum Beispiel Säulen- und Innenausstattungsteile, geeignet ist.

Claims

1. Polypropylenharzzusammensetzung, die 50-90 Gew.-% eines hochkristallinen Polypropylens, 5-50 Gew.-% Polypropylen oder Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, 0,1-3 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials, und 0,1-0,5 Gew.-% eines Anti-Additivs umfasst.

2. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das hochkristalline Polypropylen aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Propylenhomopolymer, Ethylen-Propylen-Blockcopolymer und einer Mischung davon mit einer mittels ¹³C-NMR gemessenen Pentadenfraktion (%mmmm) von über 97% und einem Schmelzindex von 0,5-50 g/10 min besteht.

3. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer einen Ethylengehalt von 3-10 Gew.-% aufweist.

4. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht einen Schmelzindex von 0,5-50 g/10 min aufweist und aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Propylenhomopolymer, einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer und einer Mischung davon besteht.

5. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Polyethylen mit geringem Molekulargewicht einen Schmelzindex von 1-25 g/10 min aufweist.

6. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Füllmaterial eine durchschnittliche Teilchengröße von 1-4 µm aufweist und aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Talk, Wollastonit und einer Mischung davon besteht.

7. Polypropylenharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Anti-Additiv aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Fettsäure, Fettsäureamid, Monoester und Glycerinmonostearat, enthaltend 40-95 Gew.-% einer Mischung davon, besteht.