DE10155612A1 - Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung - Google Patents

Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung

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Abstract

Diese Erfindung beschreibt eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung und Formlinge daraus, die eine hohe Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit aufweisen und insbesondere eine sehr gute wiederholte Schlagresistenz und Kriechresistenz haben und daher für verschiedene Teile, einschließlich Automobilteilen und andere industrielle Teile nützlich sind. Die langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung umfaßt von 35 bis 75 Gew.-% eines Matrix-Polymers und von 25 bis 65 Gew.-% langen Glasfasern mit einer Länge von 2 bis 50 mm, worin das Matrix-Polymer ein modifiziertes Propylen-Homopolymer oder ein modifiziertes Propylen-Ethylen-Copolymer, hergestellt durch Modifizieren eines Propylen-Homopolymers mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6, oder eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6 und Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt, mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid, oder eine Mischung aus dem modifizierten Propylen-Homopolymer oder Propylen-Ethylen-Copolymer und dem nicht-modifizierten Propylen-Homopolymer oder kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymer ist und eine Schmelzflußrate (230 DEG C, 21, 18 N) von wenigstens 50 g/10 min hat. Aus dieser Harzzusammensetzung werden Formlinge geformt, gegebenenfalls nach Verdünnung mit einem ...

Description

Diese Erfindung betrifft eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung und deren Formlinge. Genauer ausgedrückt betrifft diese Erfindung eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung und deren Formlinge, die eine hohe Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Haltbarkeit und insbesondere äußerst gute wiederholte gute Schlagfestigkeit und Kriechresistenz aufweisen und die daher für verschiedene Teile, einschließlich Automobilteilen und anderen industriellen Teilen geeignet sind.
Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzungen, die im allgemeinen durch Imprägnieren von kontinuierlichen verstärkenden Langfaserbündeln mit einem geschmolzenen Polypropylenharz, anschließendes Ziehstrangpressen und Pelletisieren in Pellets mit einer Länge von 2 bis 50 mm hergestellt werden, können zu guten Formlingen mit hoher mechanischer Stärke und guter Schlagresistenz verarbeitet werden und diese werden z. B. für Automobilteile und industrielle Teile in großem Umfang verwendet. Wenn jedoch die Formlinge mit wiederholten Schocks belastet werden, ist deren wiederholte Schlagfestigkeit unzufriedenstellend, und zusätzlich ist deren Kriechresistenz bei hoher Temperatur ebenfalls unzureichend. Gegenwärtig sind daher deren Anwendungen begrenzt.
In der internationalen Patentanmeldung WO/99/11708 werden Automobil-Innenteile mit verbesserter Oberflächen- Kratzresistenz vorgeschlagen, die durch Formen einer Zusammensetzung, die ein kristallines Polypropylen-Ethylen- Copolymer, das aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6 und Propylen-Ethylen-Copolymer Segmenten zusammengesetzt ist, und Ethylen-Propylen- Copolymergummi, Talkum und Langglasfasern umfaßt, gebildet sind. Als Ergebnis von Untersuchungen haben diese Erfinder festgestellt, daß die Steifigkeit, Schlagresistenz und Haltbarkeit der vorgeschlagenen Formlinge noch nicht zufriedenstellend sind.
Gegenwärtig ist eine langfaserverstärkte Polypropylen- Harzzusammensetzung nicht bekannt, aus der gute Formlinge mit hoher Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Dauerhaftigkeit und insbesondere verbesserter wiederholter Schlagfestigkeit und Kriechfestigkeit gebildet werden können.
Das Ziel dieser Erfindung liegt darin, eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung und deren Formlinge anzugeben, die alle oben angegebenen Unannehmlichkeiten lösen und eine hohe Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Dauerhaftigkeit, insbesondere eine deutlich verbesserte wiederholte Schlagfestigkeit und Kriechresistenz aufweisen und daher für verschiedene Teile einschließlich z. B. Automobilteilen und andere industrielle Teile nützlich sind.
Diese Erfinder haben intensive Untersuchungen zur Lösung dieses Problems durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß dann, wenn ein modifiziertes Propylen- Homopolymer oder ein modifiziertes Propylen-Ethylen- Copolymer, das durch Modifizieren eines spezifischen Propylen-Homopolymers oder eines spezifischen kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid hergestellt ist, oder eine Mischung, die das modifizierte Propylen-Homopolymer oder das modifizierte Propylen-Ethylen-Copolymer und das nicht- modifizierte, spezifische Propylen-Homopolymer oder das spezifische kristalline Propylen-Ethylen-Copolymer enthält, als Matrix-Polymer verwendet wird und wenn eine spezifische Menge des Matrix-Polymers mit einer spezifischen Menge an Glasfasern mit einer spezifischen Länge vermischt wird, die resultierende langfaserverstärkte Polypropylen- Harzzusammensetzung zur Lösung der erwähnten Probleme äußerst nützlich ist. Auf der Grundlage dieser Feststellung wurde diese Erfindung vollendet.
Diese Erfindung betrifft somit:
  • 1. Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung, umfassend von 35 bis 75 Gew.-% eines Matrix-Polymers und von 25 bis 65 Gew.-% langen Glasfasern mit einer Länge von 2 bis 50 mm, worin das Matrix-Polymer ein modifiziertes Propylen- Homopolymer oder ein modifiziertes Propylen-Ethylen- Copolymer, hergestellt durch Modifizieren eines Propylen- Homopolymers mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6, oder eines kristallines Propylen-Ethylen-Copolymers, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6 und Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt, mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid, oder eine Mischung aus dem modifizierten Propylen-Homopolymer oder Propylen-Ethylen-Copolymer und dem nicht-modifizierten Propylen-Homopolymer oder kristallinen Propylen-Ethylen- Copolymer ist und eine Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von wenigstens 50 g/10 min hat.
  • 2. Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung gemäß Punkt 1, worin sich das kristalline Propylen-Ethylen- Copolymer aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96%, einem Mw/Mn (g) von maximal 6 und einer Hexan-Extraktion von maximal 0,8 Gew.-% und Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt und das modifizierte Propylen-Ethylen-Copolymer durch Modifizieren des kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid hergestellt ist.
  • 3. Langfaserverstärkte Polypropylen- Harzmischzusammensetzung, erzeugt durch Mischen der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung nach Punkt 1 oder 2, mit einem Propylen-Homopolymer und/oder einem Blockcopolymer auf Propylen-Basis.
  • 4. Formlinge aus der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzzusammensetzung nach einem der Punkte 1 oder 2 oder Formlinge aus der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzmischzusammensetzung nach Punkt 3.
Im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagresistenz und Haltbarkeit der Formlinge aus der Harzzusammensetzung dieser Erfindung ist das Ausgangs-Polymer, das das modifizierte Propylen-Homopolymer in der Harzzusammensetzung ergibt, ein Propylen-Homopolymer mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Verhältnis (Q) vom Molekulargewicht im Gewichtsmittel Mw/Molekulargewicht im Zahlenmittel Mn von maximal 6; und das Ausgangspolymer, das das modifizierte Propylen-Ethylen- Copolymer ergibt, ist ein kristallines Propylen-Ethylen- Copolymer, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Verhältnis (Q) des Molekulargewichtes im Gewichtsmittel Mw/Molekulargewicht im Zahlenmittel Mn von maximal 6 und aus Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt, bevorzugt ein kristallines Propylen-Ethylen-Copolymer, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96%, einem Verhältnis (Q) des Molekulargewichtes im Gewichtsmittel Mw/Molekulargewicht im Zahlenmittel Mn von maximal 6 und einer Hexan-Extraktion von maximal 0,8 Gew.-% und Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt.
Die isotaktische Pentadenfraktion (P) bedeutet die isotaktische Fraktion von Pentadeneinheiten in der Molekülkette des Polymers, und dies kann beispielsweise durch 13C-NMR entsprechend Macromolecules 8, 687 (1975) gemessen werden. Das Molekulargewicht im Gewichtsmittel Mw und das Molekulargewicht im Zahlenmittel Mn des Polymers kann durch Gel-Permeationschromatographie (GPC) gemessen werden.
Als Matrix-Polymer, das in der Harzzusammensetzung enthalten ist, ist irgendeines der erwähnten Propylen-Homopolymere und kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymere, die sich aus Homopolymersegmenten und Propylen-Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzen (diese werden nachfolgend als Propyl- (Co)polymere bezeichnet) verwendbar. Angesichts der Steifigkeit, der Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge aus der Harzzusammensetzung ist jedoch das zuletztgenannte Polymer bevorzugt. Mehr bevorzugt ist ein kristallines Propylen-Ethylen-Copolymer, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96%, Mw/Mn (Q) von maximal 6 und einer Hexan-Extraktion von maximal 0,8 Gew.-% und aus Propylen- Ethylen-Copolymersegmenten zusammensetzt.
Die Erzeugung der Propylen-(Co)polymere ist nicht spezifisch definiert, und jedes Verfahren kann angewandt werden. Ein Beispiel für die Erzeugung dieser (Co)polymere umfaßt das Homopolymerisieren von Propylen oder das Polymerisieren von Propylen mit anschließender Copolymerisation von Propylen mit Ethylen in der Gegenwart eines Katalysators mit hoher Stereospezifität, wie er z. B. in dem japanischen offengelegten Patent 269124/1996 offenbart ist, der konkret eine faste Katalysatorkomponente umfaßt, die zumindestens Magnesium-, Titan- und Halogenatome und ein Polycarboxylat zusammen mit einer Organoaluminium-Verbindung wie Triethylaluminium und eine Elektronendonor-Verbindung wie t-Butyltriethoxysilan enthält. Damit die Hexan-Extraktion in den oben erwähnten Bereich fällt, ist eine Aufschlämmungspolymerisation oder -copolymerisation bevorzugt.
Zur Erzeugung des modifizierten Propylen-Homopolymers und des modifizierten Propylen-Ethylen-Copolymers zur Verwendung in dieser Erfindung (diese werden nachfolgend als modifizierte Propylen-(Co)polymere bezeichnet, ist z. B. ein Verfahren zum Schmelzkneten von 100 Gew.-Teilen des Ausgangspolymers zusammen mit 0,1 bis 5 Gew.-Teilen einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid und 0,01 bis 0,5 Gew.-Teilen eines organischen Peroxids anwendbar.
Daneben wird auch ein Verfahren zum Schmelzkneten von 100 Gew.-Teilen des Ausgangspolymers zusammen mit 1 bis 10 Gew.-Teilen eines kommerziell erhältlichen modifizierten Propylen-Polymers, das 1 bis 10 Gew.-% einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid, das/die darin eingeführt ist, und 0,01 bis 0,5 Gew.-Teilen eines organischen Peroxids enthält; oder ein Verfahren zum Schmelzkneten von 100 Gew.- Teilen einer geschmolzenen Mischung anwendbar, die 100 Gew.- Teile des Ausgangspolymers und 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile eines organischen Peroxids zusammen mit 1 bis 10 Gew.-Teilen eines kommerziell erhältlichen modifizierten Propylen-Polymers umfaßt, das 1 bis 10 Gew.-% einer eingeführten ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrides enthält.
Im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Dauerhaftigkeit der Formlinge der Harzzusammensetzung ist die Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N; nachfolgend mit MFR bezeichnet) der modifizierten Propylen-(Co)polymere bevorzugt zumindest 50 g/10 min.
Die ungesättigte Carbonsäure und deren Anhydrid umfassen z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Nadinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid, Nadinsäureanhydrid und Itaconsäureanhydrid. Im Hinblick auf die leichte Verstärkung des modifizierten (Co)polymers mit Glasfasern ist Maleinsäureanhydrid bevorzugt.
Die modifizierten Propylen-(Co)polymere können vor dem Verfahren zur Erzeugung der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung (A), das nachfolgend detailliert beschrieben wird, oder beim Schmelzkneten des Matrix-Polymers erzeugt werden, unter Erhalt der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung (A).
Das Matrix-Polymer, das die langfaserverstärkte Polypropylen- Harzzusammensetzung (A) ergibt, kann das modifizierte Propylen-(Co)polymer alleine oder eine Mischung aus dem modifizierten und dem nicht-modifizierten Ausgangspropylen- (Co)polymer sein. Im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge aus der Harzzusammensetzung ist es gewünscht, daß das Matrix-Polymer als essentiellen Bestandteil (in einer Menge von mehr als 50 Gew.-%) das modifizierte Propylen- (Co)polymer umfaßt, aber mehr bevorzugt ist das gesamte Matrix-Polymer das modifizierte Propylen-(Co)polymer allein. Als Beispiele des nicht-modifizierten Propylen-(Co)polymers, das in dem Matrix-Polymer vorhanden sein kann, werden solche genannt, die oben als Ausgangspolymere erwähnt sind, unter Erhalt der modifizierten Propylen-(Co)polymere. Wenn das Matrix-Polymer eine Mischung aus dem modifizierten Propylen- (Co)polymer und dem nicht-modifizierten Propylen-(Co)polymer ist, ist es gewünscht, daß der MFR-Wert der Mischung zumindest 50 g/10 min ist.
Das Ausgangsmaterial für die langen Glasfasern mit einer Länge von 2 bis 50 mm für den Erhalt der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung kann lange Glasfaserbündel sein, die z. B. kommerziell erhältliche Glas-Rovings sind. Im allgemeinen fällt deren Faserdurchmesser im Bereich zwischen 4 und 30 µm; die Zahl der Filamente, die ein Faserbündel ausmachen, fällt in den Bereich zwischen 400 und 10 000; und die Tex-Garnzahl eines Faserbündels fällt in den Bereich von 300 bis 20 000 g/km. Bevorzugt für die Verwendung hierin fällt der mittlere Faserdurchmesser der Faserbündel in den Bereich zwischen 9 und 23 µm, und die Zahl der Filamente, die ein Faserbündel ausmachen, fällt in den Bereich zwischen 1000 und 6000. Zur Erhöhung der Verstärkungsfähigkeit werden die Faserbündel bevorzugt mit einem Silan- Kupplungsmittel auf ihrer Oberfläche behandelt. Durch diese Verarbeitung weisen die Faserbündel eine gute Zwischenschichtadhäsion zum Harz auf.
Zur Erzeugung der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzzusammensetzung ist irgendein bekanntes Verfahren des Schmelzziehverfahrens anwendbar. Allgemein angewandt wird ein Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Harz aus dem Matrix- Polymer von einem Extruder, in dem dieses hergestellt wird, in eine Imprägnierdüse, die am oberen Ende des Extruders vorhanden ist, geführt wird, wobei lange Glasfaserbündel durch die Düse geleitet werden, um dadurch die Faserbündel mit dem geschmolzenen Harz zu imprägnieren, und die somit imprägnierten Faserbündel werden durch eine Düse herausgezogen und dann zu Pellets mit einer Länge von 2 bis 50 mm pelletisiert. Wie oben erwähnt, ist ebenfalls ein Verfahren anwendbar, bei dem das Propylen-(Co)polymer mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid und einem organischen Peroxid trocken vermischt und die resultierende Mischung in den Trichter des Extruders gegeben wird. Das Propylen-(Co)polymer wird während der Modifizierung auf die langen Glasfaserbündel aufgebracht.
Zum Imprägnieren der Glasfaserbündel mit dem Matrix-Polymer ist irgendein bekanntes Verfahren anwendbar, so lange es eine gute Harzimprägnierung sicherstellt. Z. B. ist irgendein Verfahren, bei dem Glasfaserbündel auf die Oberfläche eines Harzverteiler mit diesem unter Spannung in Kontakt gebracht wird, um diese mit einem geschmolzenen Harz zu imprägnieren (japanische Patentveröffentlichung 37694/1988); oder ein Verfahren anwendbar, bei dem Glasfaserbündel durch ein Paar von Öffnungsstiften, die in einer Imprägnierdüse vorhanden sind, geleitet werden, während sie nicht mit den Stiften in Kontakt gelangen, um diese dadurch mit einem geschmolzenen Harz zu imprägnieren (internationale Patentanmeldung WO 97/19805). Von den beiden ist erfindungsgemäß das zuletztgenannte Verfahren bevorzugt, weil die darin imprägnierten Faserbündel wenig flusen, wenn sie bei hoher Geschwindigkeit aufgenommen werden.
Der Glasfasergehalt der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzzusammensetzung fällt in den Bereich zwischen 25 und 65 Gew.-%, bevorzugt 35 und 55 Gew.-% der Zusammensetzung im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge aus der Zusammensetzung. Die langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung kann direkt, so wie ist, geformt werden, kann aber nach Verdünnung mit irgendeinem anderen Propylen-Homopolymer und/oder Blockcopolymer (B) auf Propylen-Basis, das keine Langfasern enthält, geschmolzen werden. Für das Blockcopolymer auf Propylen-Basis, das als Verdünnungsmittel (B) dient, ist ein kristallines Blockcopolymer auf Propylen-Basis verwendbar, das einen Propylen-Gehalt von wenigstens 70 Gew.-% aufweist und mit einem α-Olefin mit Ausnahme von Propylen, z. B. mit Ethylen, 1-Buten, 1-Penten oder dgl. copolymerisiert ist. Im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge aus der Harzzusammensetzung ist als Verdünnungsmittel ein solche kristallines Blockcopolymer auf Propylen-Basis bevorzugt, bei dem die Homopolymersegmente eine isotaktische Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und ein Mw/Mn (Q) von maximal 6 aufweisen. Das Verdünnungs- (Co)polymer kann in irgendeiner Form von Pellets, Körnchen, Schuppen und Pulvern vorliegen, und dessen Morphologie ist nicht spezifisch definiert. Bevorzugt sind jedoch Pellets.
Die langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung kann mit dem Verdünnungsmittel (B) trocken vermischt sein. Damit die Verstärkungsfasern ihre Länge in der Mischungszusammensetzung beibehalten, und zur weiteren Verstärkung der Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge aus der Zusammensetzung ist es mehr bevorzugt, daß die Zusammensetzung nach der Herstellung durch Trockenmischung der Komponenten direkt in eine Formmaschine, wie eine Spritzgußmaschine geführt wird, die nicht in einen Extruder geführt wird. Das Mischungsverhältnis des Verdünnungsmittels (B) wird in Abhängigkeit von dem Glasfasergehalt der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzzusammensetzung und dem Glasfasergehalt der endgültigen Formlinge aus der Zusammensetzung bestimmt und kann in dem Bereich zwischen 20 und 85 Gew.-% im Hinblick auf die verbesserte Steifigkeit, Schlagresistenz und Dauerhaftigkeit der Formlinge fallen. Neben dem Verdünnungsmittel (B) kann irgendein anderes Additiv aus einem Antioxidans, Lichtstabilisator, UV-Absorber und Antistatikum zu der Harzzusammensetzung nach Wunsch gegeben werden.
Zur Bildung von Formlingen aus der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung oder der Mischungszusammensetzung ist irgendein bekanntes Formverfahren, z. B. Spritzguß, Extrusionsformen, Blasformen, Kompressionsformen oder Injektionskompressionsformen anwendbar. Bevorzugt ist jedoch der Spritzguß, das Kompressionsformen oder das Injektionskompressionsformen. Die resultierenden Formlinge haben auf verschiedenen Gebieten viele Anwendungen und sind insbesondere vorteilhaft für Automobilteile und andere industrielle Teile.
Diese Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Beispiele und Vergleichsbeispiel erläutert.
<1< Isotaktische Pentadenfraktion (P)
Gemessen durch 13C-NMR, entsprechend Macromolecules 8, 687 (1975).
<2< Mw/Mn (Q)
Eine Probe wird in Orthodichlorbenzol bei 135°C aufgelöst und durch GPC analysiert, wobei ein Water 150C-Modell verwendet wird, das mit einer Säule aus TSG GEL GMH6-HT ausgerüstet ist.
<3< Gesamter Ethylen-Gehalt (Gew.-%)
Gemessen durch Infrarot (IR)-Absorptionsspektrometrie.
<4< Hexan-Extraktion
2 g einer gemahlenen Probe werden in einen Soxhlet-Extraktor gegeben und mit Hexan 2 Stunden lang extrahiert. Vom Gewicht der Probe, das vor und nach der Extraktion gemessen wird, wird die Hexan-Extraktion der Probe bestimmt. <
<5< MFR
Gemessen entsprechend der Testbedingung 14 in JIS-K7210.
<6< Biegemodul (Steifigkeit)
Aus einer Probe werden Teststücke mit 100 mm × 10 mm × 4 mm geformt, die entsprechend JIS K-7203 gemessen werden.
<7< Wiederholte Schlagfestigkeit
In einer Labor-Kombinationsform werden aus einer Probe Teststücke mit 64 mm × 13 mm × 3,2 mm geformt. Unter Verwendung eines Izod-Schlagfestigkeits-Testgerätes wird ein Hammer mit 40 kg kgf.cm wiederholt auf das Teststück mit einem Hebewinkel von 75 Grad aufgeschlagen, und die Zahl der Schläge zum Brechen des Teststückes wird gezählt. Die Zahl der Schläge, nachdem das Teststück gebrochen ist, zeigt die wiederholte Schlagfestigkeit der untersuchten Probe an.
<8< Zugkriechfestigkeit
In einer Labor-Kombinationsform wird eine Probe zu #1 Hanteln gemäß JIS K-7213 geformt. Die Hanteln werden einem Zugtest bei einer Zuggeschwindigkeit von 50, 5, 0,5, 0,05, 0,005 oder 0,0005 mm/min unterworfen. Die Zeit, bei der die Hanteln brechen und die Bruchspannung werden in ein Diagramm aufgetragen (worin die Zeit in einer logarithmischen Skala aufgetragen wird), und die somit aufgetragenen Punkte werden extrapoliert unter Erhalt des Belastungswertes, bei dem die Bruchzeit 1000 Stunden beträgt. Der somit erhaltene Streßwert zeigt die Zugkriechfestigkeit der Probe an.
Beispiel 1
100 Gew.-Teile eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers (die Homopolymersegmente haben einen Wert P von 97,6%, einen Q-Wert von 5,2 und eine Hexan-Extraktion von 0,6 Gew.-%, und der gesamten Ethylen-Gehalt ist 6,5 Gew.-%) wurden mit 0,5 Gew.-Teilen Maleinsäure-Anhydrid, 0,1 Gew.-Teilen 2,6-Di- t-butyl-paracresol, 0,1 Gew.-Teilen Calciumstearat und 0,1 Gew.-Teilen 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan vermischt. Die resultierende Mischung wurde aus einem Extruder, der auf 200°C eingestellt war, extrudiert, unter Herstellung eines modifizierten Propylen-Ethylen-Copolymers mit einem MFR von 120 g/10 min.
Glas-Rovings mit einem mittleren Faserdurchmesser von 17 µm und einer Tex-Garnzahl von 2310 g/km wurden in ein Imprägnierbad, das auf 280°C erwärmt war, gegeben, wobei ein geschmolzenes modifiziertes Propylen-Ethylen-Copolymer darin vorhanden war. Nach der Imprägnierung mit dem modifizierten Propylen-Ethylen-Copolymer wurden diese durch eine kreisförmige Düse mit einem Durchmesser von 2,7 mm herausgezogen, abgekühlt und dann zu Pellets mit einer Länge von 10 mm geschnitten. Die somit erhaltenen langfaserverstärkten Polypropylen-Harzpellets hatten einen Glasfasergehalt von 40 Gew.-%. Die Pellets wurden in eine Labor-Spritzgußmaschine geführt. Die Zylindertemperatur war 250°C. Somit wurde in der Kombinationsform der Maschine das geschmolzene Harz zu Teststücken geformt. Alle untersuchten Eigenschaften waren gut. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, geformt und ausgewertet, wobei allerdings das Ausgangspolymer für den Erhalt eines modifizierten Propylen- Ethylen-Copolymers ein kristallines Propylen-Ethylen- Copolymer war, bei dem die Homopolymersegmente einen P-Wert von 96,5% und einen Q-Wert von 5,5% hatten und der gesamte Ethylen-Gehalt des Copolymers 6,9 Gew.-% war. Die Eigenschaften der Teststücke waren alle gut. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde ein Matrix- Polymer, ein modifiziertes Propylen-Ethylen-Copolymer mit einem MFR von 210 g/10 min hergestellt, wobei zu diesem 0,2 Gew.-Teile 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan gegeben waren. Unter Verwendung des somit hergestellten modifizierten Propylen-Ethylen-Copolymers wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, geformt und auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 ausgewertet. Die Eigenschaft der daraus hergestellten Teststücke waren gut. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, geformt und ausgewertet, wobei aber das Ausgangspolymer ein Propylen-Homopolymer mit einem P-Wert von 95,0%, einem Q-Wert von 5,7 und einer Hexan-Extraktion von 0,5 Gew.-% war. Der P-Wert des verwendeten Polymers war außerhalb des Umfangs dieser Erfindung, und die Ergebnisse der erzeugten Teststücke waren nicht gut.
Vergleichsbeispiel 2
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, geformt und ausgewertet. Dafür war jedoch das Ausgangspolymer ein kristallines Propylen-Ethylen-Copolymer, dessen Homopolymersegmente einen P-Wert von 95,2%, einen Q- Wert von 5,6 und eine Hexan-Extraktion von 1,2 Gew.-% aufwiesen und bei dem der gesamte Ethylen-Gehalt 6,4% war. Darin waren der P-Wert und die Hexan-Extraktion des Ausgangspolymers jeweils außerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche, und die Eigenschaften der erzeugten Teststücke waren nicht gut.
Vergleichsbeispiel 3
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, geformt und ausgewertet, wobei das verwendete Ausgangspolymer ein Propylen-Homopolymer mit einem P-Wert von 96,7%, einem Q-Wert von 8,3 und einer Hexan-Extraktion von 1,0 Gew.-% war. Darin waren der P-Wert des Polymers innerhalb des Bereiches dieser Erfindung, aber der Q-Wert lag nicht in diesem Bereich. Obwohl der Biegemodul der erzeugten und untersuchten Teststücke gut war, waren die anderen Eigenschaften nicht gut.
Beispiel 4
Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde eine langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung hergestellt, für die jedoch harzimprägnierte Glas-Rovings durch eine kreisförmige Düse mit einem Durchmesser von 2,0 mm gezogen wurden. Der Glasfasergehalt der Harzzusammensetzung war 60 Gew.-%. Die langfaserverstärkte Polypropylen- Harzzusammensetzung wurde mit einem Verdünnungsmittel, einem kristallinem Propylen-Ethylen-Blockcopolymer in einem Mischungsverhältnis von 50/50 Gew.-% trocken vermischt, unter Erhalt einer langfaserverstärkten Polypropylen- Harzmischzusammensetzung mit einem Glasfasergehalt von 30 Gew.-%. Die Homopolymersegmente des Verdünnungsmittels, des hierin verwendeten Blockcopolymers hatten einen P-Wert von 96,4%, einen Q-Wert von 5,6 und eine Hexan-Extraktion von 0,7 Gew.-%, und der gesamte Ethylen-Gehalt des Verdünnungsmittels war 6,4 Gew.-%. Auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 wurde die Harzmischzusammensetzung geformt und ausgewertet. Die untersuchten Eigenschaften der Teststücke waren gut. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele wurde detailliert beschrieben, daß die Formlinge aus der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung, die ein spezifisches Polymer als Matrix-Polymer enthält, eine hohe Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen und eine extrem gute wiederholte Schlagresistenz und Kriechresistenz haben. Die Formlinge haben viele Anwendungen auf verschiedenen Gebieten und sind für Automobilteile und andere industrielle Teile insbesondere vorteilhaft.

Claims (4)

1. Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung, umfassend von 35 bis 75 Gew.-% eines Matrix-Polymers und von 25 bis 65 Gew.-% lange Glasfasern mit einer Länge von 2 bis 50 mm, worin das Matrix-Polymer ein modifiziertes Propylen-Homopolymer oder ein modifiziertes Propylen-Ethylen-Copolymer, hergestellt durch Modifizieren eines Propylen-Homopolymers mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6, oder eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers, das sich aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96% und einem Mw/Mn (Q) von maximal 6 und Propylen-Ethylen- Copolymersegmenten zusammensetzt, mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid, oder eine Mischung aus dem modifizierten Propylen- Homopolymer oder Propylen-Ethylen-Copolymer und dem nicht-modifizierten Propylen-Homopolymer oder kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymer ist und eine Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von wenigstens 50 g/10 min hat.
2. Langfaserverstärkte Polypropylen-Harzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin sich das kristalline Propylen- Ethylen-Copolymer aus Homopolymersegmenten mit einer isotaktischen Pentadenfraktion (P) von wenigstens 96%, einem Mw/Mn (Q) von maximal 6 und einer Hexan- Extraktion von maximal 0,8 Gew.-% und Propylen-Ethylen- Copolymersegmenten zusammensetzt und das modifizierte Propylen-Ethylen-Copolymer durch Modifizieren des kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Anhydrid hergestellt ist.
3. Langfaserverstärkte Polypropylen- Harzmischzusammensetzung, erzeugt durch Mischen der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Propylen-Homopolymer und/oder einem Blockcopolymer auf Propylen-Basis.
4. Formlinge aus der langfaserverstärkten Polypropylen- Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder Formlinge aus der langfaserverstärkten Polypropylen-Harzmischzusammensetzung nach Anspruch 3.
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