DE102004063516A1 - Thermoplastic elastomer composition - Google Patents
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Abstract
Es wird eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung beschrieben, die 50-99,9 Gew.-% eines thermoplastischen Blockelastomers und/oder eines thermoplastischen Olefinelastomers und/oder eines thermoplastischen Polyurethanelastomers und/oder eines thermoplastischen Polyesterelastomers und/oder eines thermoplastischen Silikonelastomers sowie 0,1-50 Gew.-% eines Haftvermittlers umfasst. DOLLAR A Des Weiteren wird ein Verbundformteil beschrieben, das diese Elastomerzusammensetzung umfasst.There is described a thermoplastic elastomer composition comprising 50-99.9% by weight of a thermoplastic block elastomer and / or an olefinic thermoplastic elastomer and / or a thermoplastic polyurethane elastomer and / or a thermoplastic polyester elastomer and / or a thermoplastic silicone elastomer and 0.1-50 Wt .-% of a coupling agent comprises. DOLLAR A Furthermore, a composite molded article comprising this elastomer composition will be described.
Description
Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung und ein daraus hergestelltes Verbundformteil.The The invention relates to a thermoplastic elastomer composition and a composite molded article produced therefrom.
In
der
Das Beschichten von Metallen mit thermoplastischen Elastomeren zur Herstellung stoffschlüssiger Verbindungen ist aufwändig. Um eine hohe Abschälfestigkeit des thermoplastischen Elastomeren zu erreichen, ist das Aufbringen eines Primers notwendig. Das Beschichten von metallischen Oberflächen mit herkömmlichen thermoplastischen Elastomeren ohne Vorbehandlung mittels Primer führt nur zu einer Abschälfestigkeit von maximal 10% gegenüber der mit Primer.The Coating of metals with thermoplastic elastomers for the production material-fit Compounds are expensive. To a high peel strength to achieve the thermoplastic elastomer is the application a primer necessary. Coating of metallic surfaces with usual thermoplastic elastomers without pretreatment by means of primer only leads to a peel strength of not more than 10% the one with primer.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung bereitzustellen, durch die entfettete Oberflächen aus Metall, insbesondere Edelstahl, metallisiertem Kunststoff, einem Körper mit lackierter Oberfläche, einem technischen Thermoplast oder Glas auf einfache Weise mit der Elastomerzusammensetzung beschichtet werden können, wobei gleichzeitig eine Abschälfestigkeit erreicht werden soll, die bei 80% derjenigen liegt, die durch herkömmliche Verfahren unter Verwendung eines Primers erzielt wird.The Object of the present invention is to provide a thermoplastic Elastomer composition provide through the degreased surfaces Metal, in particular stainless steel, metallised plastic, a body with lacquered surface, a technical thermoplastic or glass in a simple way with the Elastomer composition can be coated, at the same time a peel strength 80% of those achieved by conventional Method is achieved using a primer.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung soll durch jedes beliebige thermoplastische Verfahren, also durch Druck- und/oder Temperaturerhöhung verarbeitbar sein. Geeignete Verfahren sind z.B. Pressen, Extrudieren oder Spritzgießen.The thermoplastic elastomer composition is intended by any thermoplastic process, ie processable by pressure and / or temperature increase be. Suitable methods are e.g. Pressing, extruding or injection molding.
Durch eine Verarbeitung ohne das Aufbringen eines Primers soll das Verfahren wesentlich vereinfacht werden.By a process without the application of a primer to the process be greatly simplified.
Der entstehende Haftverbund zum Metall, metallisierten Kunststoff, einem Körper mit lackierter Oberfläche, einem technischen Thermoplast und Glas muss dauerhaft und wasserdicht sein.Of the resulting adhesive bond to the metal, metallized plastic, a body with lacquered surface, a technical thermoplastic and glass must be durable and waterproof be.
Die Aufgabe wird durch eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung gelöst, die dadurch gekennzeichnet, dass sie 50-99,9 Gew.-% eines thermoplastischen Blockelastomers und/oder eines thermoplastischen Olefinelastomers und/oder eines thermoplastischen Polyurethanelastomers und/oder eines thermoplastischen Polyesterelastomers und/oder eines thermoplastischen Silikonelastomers sowie 0,1-50 Gew.-% eines Haftvermittlers umfasst.The The object is achieved by a thermoplastic elastomer composition solved, characterized in that they contain 50-99.9 wt .-% of a thermoplastic Block elastomers and / or a thermoplastic olefin elastomer and / or a thermoplastic polyurethane elastomer and / or a thermoplastic polyester elastomer and / or a thermoplastic Silicone elastomers and 0.1-50 wt .-% of a coupling agent comprises.
Mit der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung ist nunmehr eine zufriedenstellende direkte Haftung zwischen einem thermoplastischen Elastomer und einer Oberfläche aus Metall, metallisiertem Kunststoff, einem Körper mit lackierter Oberfläche, einem technischen Thermoplast oder Glas in vorteilhafter Weise möglich.With the thermoplastic invention Elastomer composition is now a satisfactory direct Adhesion between a thermoplastic elastomer and a surface Metal, metallized plastic, a body with a painted surface, one technical thermoplastic or glass in an advantageous manner possible.
Durch die erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung können nunmehr ferner entsprechende Verbundspritzgussteile, bestehend aus einem Metall, einem metallisierten Kunststoff, einem Körper mit lackierter Oberfläche, einem technischen Thermoplast oder Glas und einem thermoplastischen Elastomer durch einen Kohäsionsverbund hergestellt werden.By the thermoplastic according to the invention Elastomer composition can now also corresponding composite injection molded parts, consisting of a metal, a metallized plastic, a body with painted surface, a technical thermoplastic or glass and a thermoplastic Elastomer through a cohesive composite getting produced.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das thermoplastische Blockelastomer Polystyrol-Hartsegmente und Polybutadien- und/oder Polyisopren-Weichsegmente. Diese können hydriert oder nicht hydriert sein.In a preferred embodiment In the invention, the thermoplastic block elastomer comprises polystyrene hard segments and polybutadiene and / or polyisoprene soft segments. These can be hydrogenated or not be hydrogenated.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass sie dieses Blockelastomer und das thermoplastische Polyesterelastomer umfasst.In a particularly preferred embodiment The invention is the thermoplastic elastomer composition characterized in that it comprises this block elastomer and the thermoplastic Polyester elastomer comprises.
Das thermoplastische Blockelastomer und das Polyesterelastomer liegen in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform im Gewichtsverhältnis von 2 : 3 vor.The thermoplastic block elastomer and the polyester elastomer are in a further particularly preferred embodiment in the weight ratio of 2: 3 before.
Die thermoplastischen Olefinelastomere können in Form von Blends olefinischer Polymere mit vernetztem oder unvernetztem Kautschuk vorliegen oder in Form von Olefinpolymeren bestehend aus Homo- oder Copolymeren von C2-C8-α-olefinen.The olefinic thermoplastic elastomers may be in the form of blends of olefinic polymers with cross-linked or uncrosslinked rubber, or in the form of olefin polymers consisting of homo- or copolymers of C 2 -C 8 -α-olefins.
Die genannten thermoplastischen Elastomere können einzeln oder in Kombination miteinander vorliegen.The said thermoplastic elastomers can be used individually or in combination exist together.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Haftvermittler hydrolisierbare Gruppen aufweisende Organosiliziumverbindung und/oder ein Alkylsilikonharz und/oder ein Kupplungsreagens und/oder ein Ionomer.In a preferred embodiment The adhesion promoter comprises hydrolyzable group-containing organosilicon compound and / or an alkyl silicone resin and / or a coupling reagent and / or an ionomer.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung dadurch gekennzeichnet,
dass die die hydrolisierbare Gruppen aufweisende Organosiliziumverbindung
folgende allgemeine Formel hat
R1 Vinyl, 3-Aminopropyl, N-(2-Aminoethyl)(3-aminopropyl),
3-Methacryloxypropyl, 3-Isocyanatopropyl, 3-Glycidyloxypropyl, Propylbernsteinsäureanhydrid, N-Cyclohexylaminomethyl,
N-Phenylaminomethyl, Methacryloxymethyl, Isocyanatomethyl, Methyl-O-methylcarbamat,
R2 CH3, C2H5 und
n 1-3
bedeuten.In a particularly preferred embodiment, the thermoplastic elastomer composition is characterized in that the organosilicon compound having hydrolyzable groups has the following general formula
R 1 is vinyl, 3-aminopropyl, N- (2-aminoethyl) (3-aminopropyl), 3-methacryloxypropyl, 3-isocyanatopropyl, 3-glycidyloxypropyl, propylsuccinic anhydride, N-cyclohexylaminomethyl, N -phenylaminomethyl, methacryloxymethyl, isocyanatomethyl, methyl-O methylcarbamate,
R 2 CH 3 , C 2 H 5 and
n 1-3
mean.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die hydrolisierbare Gruppen aufweisende Organosiliziumverbindung ein Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, vorzugsweise in einem Mengenanteil von 0,5-10 Gew.-% bezogen auf die Matrix. Unter Matrix sind die beiden im Anspruch 1 genannten Bestandteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, also das Elastomer und der Haftvermittler, zu verstehen.In Another particularly preferred embodiment is the hydrolyzable Group containing organosilicon compound a glycidyloxypropyltrimethoxysilane, preferably in a proportion of 0.5-10 wt .-% based on the matrix. Under matrix are the two mentioned in claim 1 Components of the thermoplastic elastomer composition, ie the elastomer and the coupling agent.
Das Alkylsilikonharz liegt mit einem Gewichtsanteil von 0,5-15 Gew.-% bezogen auf die Matrix vor.The Alkyl silicone resin is in a proportion by weight of 0.5-15 wt .-% based on the matrix.
Die Kupplungsreagenzien liegen in Form von Titanaten, Zirkonaten, Eisen(III)-triethoxid, Fe(III)-tributoxid oder Al-triethoxid mit einem Anteil von 0,1-5,0 Gew.-% bezogen auf die Matrix vor.The Coupling reagents are in the form of titanates, zirconates, ferric triethoxide, Fe (III) tributoxide or Al triethoxid with a proportion of 0.1-5.0 wt .-% based on the matrix in front.
Als Ionomere eignen sich beispielsweise Copolymere des Ethylens mit einem Anteil von 1,0-20,0 Gew.-% bezogen auf die Matrix.When Ionomers are, for example, copolymers of ethylene with a proportion of 1.0-20.0 wt .-% based on the matrix.
Die genannten Substanzen können einzeln oder in Kombination als Haftvermittler eingesetzt werden.The mentioned substances used individually or in combination as a primer.
Der Haftvermittler kann erst an geeigneter Stelle des Materialflusses der Elastomerzusammensetzung zugeführt werden.Of the Adhesion promoter can only at a suitable point of the material flow be supplied to the elastomer composition.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung kann neben der Matrix weitere Komponenten enthalten und bildet zusammen mit diesen das sogenannten Compound. Diese zusätzlichen Komponenten können Füllstoffe, Thermoplaste, Agenzien und Co-Agenzien zur chemischen Kupplung des Haftvermittlers an die thermoplastische Elastomerzusammensetzung, Haftvermittler-Co-Agenzien, Weichmacher, Farbmittel, Metalloxide, Molekularsiebe, Stabilisatoren oder Verarbeitungshilfsmittel sein.The thermoplastic elastomer composition may be in addition to the matrix contain other components and forms together with these the so-called Compound. This extra Components can fillers, Thermoplastics, agents and co-agents for the chemical coupling of the adhesion promoter to the thermoplastic elastomer composition, adhesion promoter co-agents, plasticizers, Colorants, metal oxides, molecular sieves, stabilizers or processing aids be.
Als Füllstoffe eignen sich aktive und inaktive Füllstoffe. Aktive Füllstoffe verbessern die Eigenschaften des Fertigteils merklich, inaktive Füllstoffe besitzen hingegen keinen Einfluss auf das Eigenschaftsbild.When fillers suitable are active and inactive fillers. Active fillers improve the properties of the precast noticeable, inactive Own fillers however, no influence on the property image.
Geeignete Füllstoffe sind CaCO3, Talkum, Kieselsäure oder Faserwerkstoffe mit Anteilen bis zu 50 Gew.-% am Gesamtcompound. Besonders bevorzugt sind CaCO3 und Kieselsäure.Suitable fillers are CaCO 3 , talc, silica or fiber materials with proportions of up to 50 wt .-% of the total compound. Particularly preferred are CaCO 3 and silica.
Geeignete Thermoplaste sind PP, PE, auch in funktionalisierter Form, oder Polybutylenteraphthalat, Polycarbonat, ABS und PS zur Verbesserung der Wärmeformbeständigkeit und der mechanischen Eigenschaften in Anteilen bis zu 96 Gew.-% am Gesamtcompound.suitable Thermoplastics are PP, PE, also in functionalized form, or Polybutylene terephthalate, polycarbonate, ABS and PS for improvement the heat resistance and mechanical properties in proportions up to 96% by weight on the total compound.
Als Agenzien und Co-Agenzien zur chemischen Kupplung der Haftvermittler an die thermoplastische Elastomerzusammensetzung eignen sich beispielsweise Peroxide mit Anteilen von 0,1-5 Gew.-% am Gesamtcompound.When Agents and co-agents for the chemical coupling of adhesion promoters to the thermoplastic elastomer composition are, for example Peroxides with proportions of 0.1-5 wt .-% of the total compound.
Haftvermittler-Co-Agenzien in Form oligomerer Substanzen, die auch in funktionalisierter Form eingesetzt werden können, sind beispielsweise Hydroxylpolyurethan mit Anteilen von 0,1-20 Gew.-% am Gesamtcompound.Coupling agents co-agents in the form of oligomeric substances, which are also used in functionalized form can be For example, hydroxyl polyurethanes are in proportions of 0.1-20 Wt .-% of the total compound.
Weichmacher, beispielsweise gesättigtes Paraffinöl, erhöhen die Flexibilität, Dehnbarkeit und Verarbeitbarkeit und können mit Anteilen von 5-75 Gew.-% am Gesamtcompound vorliegen.plasticizers, For example, saturated paraffin oil, increase the Flexibility, Extensibility and processability and can be used in proportions of 5-75 wt .-% present on the overall compound.
Farbmittel auf Basis anorganischer oder natürlicher oder synthetischer organischer Farbstoffe, auch in Kombination miteinander, können in Anteilen von 0,2-5 Gew.-% am Gesamtcompound vorliegen.colorants based on inorganic or natural or synthetic organic dyes, also in combination with each other, can in proportions of 0.2-5 wt .-% of the total compound.
Ferner können Metalloxide oder Molekularsiebe in Anteilen von 0,1-5 Gew.-% am Gesamtcompound vorliegen, um eine Porosität der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung zu verhindern.Further can Metal oxides or molecular sieves in proportions of 0.1-5 wt .-% am Overall compound present to a porosity of the thermoplastic elastomer composition to prevent.
Stabilisatoren können zur Materialanpassung jeweils an Verarbeitungs- und Einsatzbedingungen angepasst werden. Geeignete Stabilisatoren sind beispielsweise Antioxidantien und Lichtschutzmittel.stabilizers can for material adaptation in each case to processing and operating conditions be adjusted. Suitable stabilizers are, for example, antioxidants and sunscreen.
In ähnlicher Weise können Verarbeitungshilfsmittel, wie beispielsweise Gleitkomponenten der thermoplastische Elastomerzusammensetzung zugefügt werden.In similar Way you can Processing aids, such as sliding components of the thermoplastic Elastomer composition added become.
Die Herstellung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung kann beispielsweise unter Verwendung eines sich gleichsinnig drehenden, mit Spiel kämmenden Doppelschneckenextrudern erfolgen. Bei derartigen Compoundierextrudern sind sowohl die Zylindergehäuse als auch die Schneckenelemente modular konzipiert, so dass spezifisch zugeschnittene Zylinderarrangements und Schneckenkonzepte verwirklicht werden können. Dem Doppelschneckenextruder wird eine Mischung zudosiert, die vorher in einem Innenmischer aus den einzelnen Komponenten erstellt wurde. Nach dem vollständigen Abschluss möglicher chemischer Reaktionen und der homogenen Compoundierung aller Komponenten lässt sich die thermoplastische Elastomerzusammensetzung direkt oder erst nach einer Abkühlungs- und Granulierungsstufe verarbeiten. Es ist auch eine separate Dosierung der einzelnen Komponenten möglich.For example, the preparation of the thermoplastic elastomer composition may be accomplished using a co-rotating, intermeshing twin screw extruder In such compounding extruders, both the cylinder housings and the screw elements are modularly designed so that specifically tailored cylinder arrangements and screw concepts can be realized. The twin-screw extruder is dosed with a mixture that was previously prepared in an internal mixer from the individual components. After complete completion of possible chemical reactions and homogeneous compounding of all components, the thermoplastic elastomer composition can be processed directly or after a cooling and granulation step. It is also possible to separate the individual components.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verbundformteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung umfasst. Diese kann als Formteil mit Metall, metallisiertem Kunststoff, einem Körper mit lackierter Oberfläche, einem technischen Thermoplast oder Glas verbunden sein.object The invention further relates to a composite molding characterized is that it is the inventive thermoplastic Elastomer composition comprises. This can be used as a molded part with metal, metallized plastic, a body with a painted surface, a technical thermoplastic or glass.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird dem Körper, an dem er innig haften soll, in schmelzflüssigem Zustand zugeführt. Diese Zuführung kann unter Druck, beispielsweise in einer Form, vorzugsweise in einer beheizbaren Form durchgeführt werden. Im verarbeiteten Zustand besitzt die thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine Härte zwischen 10A und 50D shore.The thermoplastic elastomer composition is applied to the body he should adhere intimately, supplied in a molten state. These feed can be under pressure, for example in a mold, preferably in performed a heated mold become. In the processed state has the thermoplastic elastomer composition a hardness between 10A and 50D shore.
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