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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Polymilchsäure-Kompositmaterial mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und ist bevorzugt in nützlicher Weise für zum Beispiel die Innenausstattung/Außenelemente von Fahrzeugen, den Innenbereich von Bauwerken usw. verwendbar.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Das industrielle Wachstum seit dem 20. Jahrhundert kann zu einem großen Teil auf fossile Brennstoffquellen und insbesondere Erdölressourcen zurückgeführt werden. Um mit der schnellen industriellen Entwicklung und dem schnellen Wachstum der Bevölkerung mithalten zu können, ist der Verbrauch der Erdölressourcen ständig gestiegen. Da Erdöl jedoch keine erneuerbare Energiequelle ist, wurde wiederholt berichtet, dass die Erdölreserven auf der Welt bald erschöpft sein werden. Seit kurzem fokussiert sich die Aufmerksamkeit weltweit auf das aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehende Kohlenstoffdioxid als einer der Hauptursachen für die globale Erwärmung und die Forschung konzentriert sich auf eine Verbesserung der Energieeffizienz und ein Auffinden alternativer Energiequellen.
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Polymere, die von einer Pflanzenquelle stammen, d. h. Biomasse, werden mittels eines chemischen oder biologischen Prozesses aus erneuerbaren Pflanzenressourcen, wie beispielsweise Mais, Bohnen, Zuckerrohr und Holz gewonnen. Im Hinblick auf eine Verringerung der Produktion von Kohlenstoffdioxid und einen konsequenten Umweltschutz, sind diese wichtiger als im Hinblick auf ihre Bioabbaubarkeit. Von den Polymeren aus Biomasse stellt Polymilchsäure einen kohlenstoffneutralen, umweltfreundlichen, thermoplastischen, linearen aliphatischen Polyester dar, der aus der Düngung von stärkehaltigen Nahrungsmitteln, wie zum Beispiel Mais oder Kartoffeln, oder aus der Polymerisation von Zuckermonomeren, die aus der Glycosylierung von aus Pflanzen stammender Cellulose resultieren, gefolgt von einer Düngung, gewonnen werden.
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Aufgrund ihrer schlechten physikalischen Eigenschaften im Vergleich zu anderen Polymermaterialien werden Polymilchsäureharze jedoch nur begrenzt für industrielle Anwendungen eingesetzt. Insbesondere ist eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit und der Schlagfestigkeit eine Vorbedingung für ihre Anwendung in Fahrzeugteilen. Dementsprechend wurden Versuche gemacht, Kompositmaterialien von Polymilchsäure durch Mischen desselben mit Polypropylenharz zu entwickeln. Da Polypropylenharz aufgrund ihrer unterschiedlichen Polaritäten nicht mit Polymilchsäureharz kompatibel ist, wird bevorzugt ein Kompatibilisierungsmittel zugesetzt. Die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2009-096892 , welche hierin durch Bezugnahme als Ganzes Gegenstand auch der vorliegenden Anmeldung wird, offenbart die Zugabe von Maleinsäureanhydrid-gepfropftem, amorphem Polypropylen, um Polymilchsäureharz mit Polypropylenharz kompatibel zu machen. Die resultierende Zusammensetzung weist eine ausgezeichnete Kerbschlagzähigkeit, jedoch nur ungenügende Zugeigenschaften auf. Die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2008-081585 , welche hierin durch Bezugnahme als Ganzes Gegenstand auch der vorliegenden Anmeldung wird, offenbart die Verwendung von Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Ethylen-Propylen-Copolymer als Kompatibilisierungsmittel. Obwohl das resultierende Kompositmaterial eine gute Wärmebeständigkeit aufweist, reicht seine Kerbschlagzähigkeit nicht aus, um für Fahrzeugteile verwendet werden zu können. Ferner strebt die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2008-111043 , welche hierin durch Bezugnahme als Ganzes Gegenstand auch der vorliegenden Anmeldung wird, an, eine Zusammensetzung mit ausgewogener Zugfestigkeit, Wärmebeständigkeit und Kerbschlagzähigkeit bereitzustellen, wobei ein amino-modifiziertes Elastomer als Kompatibilisierungsmittel verwendet wird. Die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften reicht jedoch für eine Verwendung für Innen- und Außenteile von Fahrzeugen nicht aus. Das
Koreanische Patent Nr. 10-789103 , welches hierin durch Bezugnahme als Ganzes Gegenstand auch der vorliegenden Anmeldung wird, offenbart ein Polymilchsäure-Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Kompositmaterial, das durch Mischen von Lactid mit einem Kohlenstoff-Nanoröhrchen, das mit einer Säure oberflächenbehandelt worden war, um Carboxyl- und Hydroxylgruppen einzuführen, und Durchführen einer Polymerisation hergestellt wurde. Das Kompositmaterial weist ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, jedoch eine nur geringe mechanische Festigkeit auf.
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Die in dem obigen Abschnitt „Hintergrund” offenbarten Informationen dienen lediglich zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und es können daher Informationen enthalten sein, die keinen Stand der Technik bilden, wie er einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kompositmaterial-Zusammensetzung mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer ausgezeichneten Kerbschlagzähigkeit, die vorzugsweise durch Mischen eines Polymilchsäureharzes, in welchem in geeigneter Weise ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, mit einem Polypropylenharz und Verwenden eines Maleinsäureanhydrid-gepfropften Ethylen-Octen-Copolymer-Harzes als geeignetes Kompatibilisierungsmittel hergestellt wird.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist entsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, die Verwendung erdölbasierter Materialien zu verringern, indem ein Polymilchsäureharz, ein Biomaterial, das effektiv die Emission von Kohlenstoffdioxid reduziert, mit einem Polypropylenharz, das derzeit weitgehend für Innen- und Außenteile von Fahrzeugen verwendet wird, gemischt wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt bevorzugt eine Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung bereit, die enthält: ein Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen in geeigneter Weise mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde; ein Polypropylenharz; und ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz.
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Die erfindungsgemäße Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung, die das Polymilchsäure-Biomaterial enthält, ist vorzugsweise dazu in der Lage, die Verwendung erdölbasierter Materialien in geeigneter Weise zu verringern und kann nach ihrer Verwendung wiederaufbereitet werden. Dementsprechend ist sie Teil der Initiative grünes Wachstum bei geringem Kohlenstoffausstoß. Ferner kann sie aufgrund ihrer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit direkt in bestehenden Polypropylen-Spritzguss-Prozessen eingesetzt werden. Daneben ist sie aufgrund ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, einschließlich einer ausgezeichneten Kerbschlagzähigkeit, in nützlicher Weise für die Innenausstattung/die Außenseite von Fahrzeugen, den Innenbereich von Bauwerken usw. verwendbar.
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Es wird verstanden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder jeder ähnliche Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Flugzeuge und dergleichen und ebenso Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen (z. B. Brennstoffen, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen) einschließt.
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Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, bei dem zwei oder mehr Antriebsquellen verwendet werden, wie zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch angetrieben werden.
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Die vorstehend angegebenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Figuren, die in die Beschreibung integriert sind und einen Teil derselben bilden, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei diese gemeinsam dazu dienen, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung beispielhaft zu erläutern, ersichtlich oder sind genauer in diesen beschrieben.
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Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
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Wie hierin beschrieben ist, umfasst die vorliegende Erfindung eine Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung, die ein Polymilchsäureharz, ein Polypropylenharz und ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz enthält.
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In einer Ausführungsform enthält das Polymilchsäureharz ferner ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen, das mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde.
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Die Vorteile, Merkmale und Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ersichtlich, die im Folgenden angegeben ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt bevorzugt eine Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung bereit, die durch Mischen eines Polymilchsäureharzes, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, um die Wärmebeständigkeit in geeigneter Weise zu verbessern, mit einem Polypropylenharz hergestellt ist, wobei bevorzugt ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz als Kompatibilisierungsmittel verwendet wurde.
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In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, in einer Menge von 100 Gewichtsteilen verwendet. Es kann bevorzugt hergestellt werden, indem, nachdem 80 bis 90 Gew.-% eines Lactid-Monomers mit 10 bis 20 Gew.-% eines Kohlenstoff-Nanoröhrchens in einem Reaktor gemischt wurden und anschließend auf 180 bis 190°C erwärmt wurden, 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile eines Zinnkatalysators (Zinn-2-ethylhexanoat), bezogen auf 100 Gewichtsteile der Recktanten unter 4- bis 5-stündigem Rühren zugegeben wurden. Wenn das Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit weniger als 10 Gew.-% verwendet wird, kann ferner die Wärmebeständigkeit entsprechend unzureichend sein. Wenn es in einer Menge von mehr als 20 Gew.-% verwendet wird, kann gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen die Geschwindigkeit der Polymerisation entsprechend abnehmen und aufgrund der verminderten Dispergierbarkeit des Kohlenstoff-Nanoröhrchens kann kein hochmolekulares Polymer gewonnen werden. Das Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurde vorzugsweise vorher mit einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure oder Salpetersäure behandelt, um so Carboxyl-(-COOH-)Gruppen auf der Oberfläche zu bilden. Die Säurebehandlung führt zu einer erhöhten Kompatibilität mit Lactid. Wenn die Reaktionstemperatur kleiner als 180°C ist, benötigt man gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen infolge der langsamen Reaktionsgeschwindigkeit eine lange Zeit, um ein entsprechend hochmolekulares Polymer zu erzeugen. Wenn die Reaktionstemperatur mehr als 190°C beträgt, kann das Kohlenstoff-Nanoröhrchen indessen in anderen beispielhaften Ausführungsformen nicht gleichmäßig dispergiert sein. Es ist daher bevorzugt, dass der vorstehend angegebene Bereich eingehalten wird. Wenn die Menge des Zinnkatalysators zu klein ist, kann bevorzugt eine lange Reaktionszeit erforderlich sein. Wenn die Menge des Katalysators zu groß ist, kann indessen in anderen beispielhaften Ausführungsformen entsprechend ein Polymer mit einem geringen Molekulargewicht erhalten werden. Es ist daher bevorzugt, dass der Katalysator in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Recktanten, verwendet wird.
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Gemäß bestimmter bevorzugter Ausführungsformen weist das Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen in geeigneter Weise mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, bevorzugt ein Molekulargewicht von 80.000 bis 150.000 g/mol auf. Wenn das Molekulargewicht kleiner als 80.000 g/mol ist, kann die mechanische Festigkeit unzureichend sein. Wenn es größer als 150.000 g/mol ist, kann gemäß bestimmter bevorzugter Ausführungsformen aufgrund eines übermäßig hohen Schmelzpunkts keine in geeigneter Weise gleichmäßige Dispersion erzielt werden.
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Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen ist das Polypropylenharz, das eines der gewöhnlich verwendeten Kunststoffharze ist, leicht erhältlich, kostengünstig, einfach herzustellen, aufgrund seiner geringen spezifischen Dichte sehr leicht und fest, weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, absorbiert kein Wasser und weist eine ausgezeichnete Elastizität, eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit auf. Da es ein recyclebares thermoplastisches Harz ist, wird es zudem zunehmend häufiger verwendet.
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In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eines, das ausgewählt ist aus einem Propylen-Homopolymer, einem statistischen Propylen-Copolymer und einem Propylen-Block-Copolymer, verwendet werden. Vorzugsweise wird eines mit einem Schmelzindex (melting index, MI) von 0,5 bis 30 g/10 min (ASTM D 1238, 230°C), besonders bevorzugt von 1,5 bis 20 g/10 min, verwendet. Wenn der Schmelzindex zu klein ist, kann gemäß bestimmter bevorzugter Ausführungsformen die Verarbeitbarkeit des Kompositmaterials aufgrund der übermäßig hohen Schmelzviskosität entsprechend verschlechtert sein. Und wenn der Schmelzindex zu hoch ist, können die mechanischen Eigenschaften nicht verbessert werden. Das Polypropylenharz wird bevorzugt in einer Menge von 80 bis 90 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polymilchsäureharzes, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, verwendet. Wenn weniger als 80 Gewichtsteile verwendet werden, können in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen die mechanischen Eigenschaften aufgrund der Knappheit an Polypropylenharz entsprechend verschlechtert sein. Wenn es hingegen in einer Menge von mehr als 90 Gewichtseilen eingesetzt wird, ist der Anteil an dem Polymilchsäure-Biomaterial relativ klein. Dementsprechend ist bevorzugt, dass der vorstehend angegebene Bereich eingehalten wird.
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In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Ethylen-Octen-Copolymer-Harz als Kompatibilisierungsmittel für das Polypropylenharz und das Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, welche aufgrund ihrer unterschiedlichen Polarität nichtkompatibel sind, verwendet. Es dient vorzugsweise als Dispersionsmittel, das die Partikel des Polymilchsäureharzes, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, gleichmäßig in dem Polypropylenharz auf Mikroebene verteilt, und als Vernetzungsmittel, das eine Adhäsion an den Grenzflächen zwischen dem Polypropylenharz und dem Milchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, induziert und dadurch die mechanischen Eigenschaften verbessert. Das Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Ethylen-Octen-Copolymer weist bevorzugt einen Pfropfverhältnis an Maleinsäureanhydrid von 0,5 bis 1,0 Gew.-% auf. Wenn das Pfropfverhältnis kleiner als 0,5 Gew.-% ist, kann das Polymilchsäureharz in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen aufgrund seiner geringen Polarität nicht gleichmäßig verteilt sein. Wenn er mehr als 1,0 Gew.-% beträgt, kann aufgrund der übermäßig hohen Schmelzviskosität ferner die Dispergierbarkeit des Polymilchsäureharzes abnehmen. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ist es dementsprechend bevorzugt, dass der vorstehend angegebene Bereich entsprechend eingehalten wird. Das Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Ethylen-Octen-Copolymer wird bevorzugt in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polymilchsäureharzes, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, verwendet. Wenn weniger als 10 Gewichtsteile verwendet werden, kann die Kerbschlagfestigkeit der Zusammensetzung verschlechtert sein, da das Polymilchsäureharz nicht gleichmäßig verteilt ist. Wenn es in einer Menge von mehr als 20 Gewichtsteilen verwendet wird, kann in weiteren beispielhaften Ausführungsformen die mechanische Festigkeit nicht verbessert werden. Es ist dementsprechend bevorzugt, den vorstehend angegebenen Bereich einzuhalten.
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In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann die Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu Elementen für die Innenausstattung/die Außenseite von Fahrzeugen oder zu Elementen für den Innenbereich von Bauwerken ausgebildet werden, wie es im Folgenden beschrieben ist.
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Zunächst werden 80 bis 90 Gew.-% eines Lactid-Monomers und 10 bis 20 Gew.-% eines Kohlenstoff-Nanoröhrchens in einem Reaktor gemischt. Nach Erwärmen auf 180 bis 190°C werden bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile eines Zinn-Katalysators (Zinn-2-ethylhexanoat), bezogen auf 100 Gewichtsteile der Recktanten, unter 4- bis 5-stündigem Rühren zugegeben, um ein Polymilchsäureharz herzustellen, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden 100 Gewichtsteile des Polymilchsäureharzes, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, vollständig mit 80 bis 90 Gewichtsteilen eines Polypropylenharzes und 10 bis 20 Gewichtsteilen eines Maleinsäureanhydrid-gepfropften Ethylen-Octen-Copolymers unter Verwenden einer Mischeinrichtung, wie beispielsweise einem Mixer oder einem Trichter, gemischt. Ferner wird das gemischte Material bevorzugt unter Verwenden eines Extruders zu einem Pellet schmelzextrudiert. Das extrudierte Pellet wird bevorzugt auf 200 bis 220°C erwärmt und dann in eine Form mit einer Temperatur von 30 bis 50°C spritzgegossen, um so ein Produkt mit einer gewünschten Form zu erhalten.
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Die erfindungsgemäße Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung, die das Polymilchsäure-Biomaterial enthält, ist bevorzugt dazu in der Lage, die Verwendung erdölbasierter Materialien in geeigneter Weise zu verringern, ist nach ihrer Verwendung wiederaufbereitbar und ist aufgrund ihrer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit und ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, einschließlich der Kerbschlagzähigkeit, von Nutzen für eine Anwendung in Innen-/Außenteilen von Fahrzeugen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Außendämpfer am Armaturenbrett, Innendämpfer am Armaturenbrett, Kofferraumdämpfer, Türfüllungen, Türverkleidungen, Dachverkleidungen, Hutablagen, Kofferraummatten, sowie im Innenbereich von Bauwerken usw.
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Beispiele
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Die folgenden Beispiele dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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Herstellungsbeispiel 1
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80 Gew.-% eines Lactid-Monomers (Musashino Chemical) und 20 Gew.-% eines mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchens (Hanwha Nanotech) wurden gemischt. Nach Erwärmen auf 190°C wurden 0,5 Gewichtsteile eines Zinnkatalysators (Zinn-2-ethylhexanoat oder Zinnoctoat, Aldrich), bezogen auf 100 Gewichtsteile der Recktanten, unter 4-stündigem Rühren dazugegeben, um ein Polymilchsäureharz herzustellen, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde.
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Herstellungsbeispiel 2
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Ein Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, wurde auf die gleiche Weise wie im Herstellungsbeispiel 1 hergestellt, außer dass 90 Gew.-% eines Lactid-Monomers und 10 Gew.-% eines mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchens verwendet wurden.
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Beispiele 1 und 2
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Das Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, ein Polypropylenharz und ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz wurden in trockenem Zustand gemischt und nach Zufügen eines Doppelschraubenextruders bei 230°C, d. h. oberhalb des Schmelzpunkts, schmelzgemischt, um eine Kompositmaterial-Zusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das Polymilchsäureharz, in welchem kein Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, ein Polypropylenharz und ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes, amorphes Polypropylenharz wurden in trockenem Zustand gemischt und nach Zufügen eines Doppelschraubenextruders bei 230°C schmelzgemischt, um eine Kompositmaterial-Zusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben.
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Vergleichsbeispiele 2 bis 4
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Eine Kompositmaterial-Zusammensetzung wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass entsprechend ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes, kristallines Polypropylenharz (Vergleichsbeispiel 2), ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Propylen-Copolymer-Harz (Vergleichsbeispiel 3) und ein amino-modifiziertes Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Block-Copolymer-Harz (Vergleichsbeispiel 4) anstelle des Maleinsäureanhydrid-gepfropften, amorphen Polypropylenharzes verwendet wurden. Tabelle 1
| | Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| A-1 (Gewichtsteile) | 100 | - | - | - | - | - |
| A-2 (Gewichtsteile) | - | 100 | - | - | - | - |
| A-3 (Gewichtsteile) | - | - | 100 | 100 | 100 | 100 |
| B (Gewichtsteile) | 80 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| C-1 (Gewichtsteile) | 20 | 10 | - | - | - | - |
| C-2 (Gewichtsteile) | - | - | 10 | - | - | - |
| C-3 (Gewichtsteile) | - | - | - | 10 | - | - |
| C-4 (Gewichtsteile) | - | - | - | - | 10 | - |
| C-5 (Gewichtsteile) | - | - | - | - | - | 10 |
| A-1: Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstof-Nanoröhrchen dispergiert wurde, hergestellt im Herstellungsbeispiel 1
A-2: Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstof-Nanoröhrchen dispergiert wurde, hergestellt im Herstellungsbeispiel 2
A-3: Kommerziell erhältliches Polymilchsäureharz (Nature Works)
B: Statistisches Polypropylen-Copolymer-Harz (R724, LG-Caltex)
C-1: Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz (Aldrich)
C-2: Maleinsäureanhydrid-gepfropftes, amorphes Polypropylenharz (Tuf-selen T4535MA, Sumitomo Chemical)
C-3: Maleinsäureanhydrid-gepfropftes, kristallines Polypropylenharz (Umex 1010, Sanyo Chemical Industries)
C-4: Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Propylen-Copolymer-Harz (MP0620, Mitsui Chemical)
C-5: Amino-modifiziertes Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Block-Copolymer-Harz (Dynaron 8630P, JSR) |
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Versuchsbeispiel: Messung der physikalischen Eigenschaften
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Um die mechanischen Eigenschaften der Kompositmaterial-Zusammensetzungen, die in den Beispielen 1 und 2 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellt wurden, zu messen, wurden mittels Spritzgießen Versuchsproben hergestellt und die physikalischen Eigenschaften wurden gemäß ASTM D 638, ASTM D 256, ASTM D 790 und ASTM D 648 gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 angegeben. Die Proben für die Messung der Zugeigenschaften waren hantelförmig und auf denjenigen für die Messung der Kerbschlagzähigkeit wurden Kerben gebildet.
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1) Zugeigenschaften
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Gemäß ASTM D 638 (Standardprüfverfahren für die Zugeigenschaften von Kunststoffen) wurde eine Versuchsprobe hergestellt und die Zugfestigkeit, die Dehnung und das Zugmodul wurden unter Verwenden einer Universalprüfmaschine gemessen.
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2) Kerbschlagzähigkeit
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Gemäß ASTM D 256 (Standardprüfverfahren zum Bestimmen der Schlagfestigkeit von Kunststoffen mittels Izod-Pendel) wurde eine Versuchsprobe hergestellt und die Kerbschlagzähigkeit wurde unter Verwenden eines Izod-Fallwerks gemessen.
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3) Elastizitätsmodul
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Gemäß ASTM D 790 (Standardprüfverfahren für die Elastizitätseigenschaften von nicht verstärkten und verstärkten Kunststoffen und elektrisch isolierenden Materialien) wurde eine Versuchsprobe hergestellt und das Elastizitätsmodul wurde unter Verwenden einer Universalprüfmaschine gemessen.
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4) Wärmebeständigkeit
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Gemäß
ASTM D 648 (Standardprüfverfahren für die Formbeständigkeit von Kunststoffen bei einer Biegebelastung im Randbereich) wurde eine Versuchsprobe hergestellt und die Wärmebeständigkeit wurde unter Verwenden einer Universalprüfmaschine gemessen. Tabelle 2
| | Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 284 | 287 | 140 | 136 | 124 | 135 |
| Dehnung (%) | 480 | 460 | 145 | 181 | 185 | 175 |
| Zugmodul (MPa) | 1500 | 1450 | 550 | 570 | 560 | 540 |
| Kerbschlagzähigkeit (kJ/m2) | 18 | 19 | 16 | 7 | 4 | 3 |
| Elastizitätsmodul (MPa) | 12500 | 12600 | 8500 | 8400 | 10900 | 9200 |
| Wärmebeständigkeit (°C) | 120 | 119 | 93 | 91 | 114 | 89 |
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Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, zeigte Vergleichsbeispiel 1, bei dem ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes, amorphes Polypropylenharz als Kompatibilisierungsmittel verwendet wurde, eine gute Kerbschlagzähigkeit, jedoch nur geringe Zugeigenschaften. Vergleichsbeispiel 3, bei dem ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Propylen-Copolymer-Harz verwendet wurde, zeigte eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und ein ausgezeichnetes Elastizitätsmodul, jedoch sind die Kerbschlagzähigkeit und die Zugeigenschaften nicht ausreichend, um es für Innen- und Außenelemente von Fahrzeugen verwenden zu können. Im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 4, bei dem ein amino-modifiziertes Elastomer verwendet wurde, zeigte die Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, in der ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz verwendet wurde, eine bessere mechanische Festigkeit und eine bessere Wärmebeständigkeit.
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Wie hierin beschrieben ist, weist die Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, in der ein Polymilchsäureharz, in welchem ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen in geeigneter Weise mittels in situ-Polymerisation dispergiert wurde, mit einem Polypropylenharz gemischt wurde, wobei ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Octen-Copolymer-Harz als Kompatibilisierungsmittel verwendet wurde, eine ausgezeichnete Kerbschlagzähigkeit (≥ 18 kJ/m2) aus eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit (≥ 110°C), so dass die Anforderungen für Innen- und Außenelemente von Fahrzeugen erfüllt werden, sowie bessere Zugeigenschaften als die bestehenden Polymilchsäure-Kompositmaterial-Zusammensetzungen auf. Dementsprechend kann es in nützlicher Weise für die Innenausstattung/die Außenseite von Fahrzeugen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Außendämpfer am Armaturenbrett, Innendämpfer am Armaturenbrett, Kofferraumdämpfer, Türfüllungen, Türverkleidungen, Dachverkleidungen, Hutablagen, Kofferraummatten, sowie im Innenbereich von Bauwerken usw. verwendet werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem eigentlichen Sinn und dem Umfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-096892 [0004]
- JP 2008-081585 [0004]
- JP 2008-111043 [0004]
- KR 10-789103 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM D 1238 [0020]
- ASTM D 638 [0031]
- ASTM D 256 [0031]
- ASTM D 790 [0031]
- ASTM D 648 [0031]
- ASTM D 638 [0032]
- ASTM D 256 [0033]
- ASTM D 790 [0034]
- ASTM D 648 [0035]