DE102013107386B4

DE102013107386B4 - Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung

Info

Publication number: DE102013107386B4
Application number: DE102013107386.7A
Authority: DE
Inventors: Jee Young Youn; Sang-Ill LEE
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2033-07-13
Also published as: CN104098895A; US20140306142A1; DE102013107386A1; KR101526953B1; KR20140123341A

Abstract

Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung, enthaltend:15 bis 20 Gewichtsteile Glasfasern,45 bis 50 Gewichtsteile Bariumsulfat,0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels,optional 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines wärmebeständigen Stabilisators, und optional 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile eines Schmiermittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyamid 66- oder eines Polyamid 6-Harzes,wobei das Antioxidationsmittel eine Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phosphitbasierten Antioxidationsmittel enthält.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0040585 , die am 12. April 2013 eingereicht wurde und auf deren gesamten Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
Hintergrund
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung, die effektiv Motorgeräusche und Lärm, der im Motorraum eines Fahrzeugs erzeugt wird, isoliert und, genauer gesagt, eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung, die ein Polyamid 66- oder ein Polyamid 6-Harz, Glasfasern sowie Bariumsulfate enthält.
(b) Stand der Technik
Eine Abtrennung oder Trennwand eines Motorraums eines Fahrzeugs ist eine Wand, die zwischen dem Motorraum und dem Armaturenbrett angeordnet ist, um die Übertragung der Geräusche, die im Motorraum erzeugt werden, in den Innenraum des Fahrzeugs zu verhindern. Die Abtrennung verbessert daher den Komfort der Fahrgäste in einem Fahrzeug.
Die Abtrennung des Motorraums eines Fahrzeugs ist gewöhnlich aus einem Stahlmaterial gefertigt. Das Gewicht einer solchen Abtrennung aus Stahl ist jedoch übermäßig hoch, wodurch die Kraftstoffeffizienz und der Fahrkomfort des Fahrzeugs vermindert werden. Ferner ist es schwierig, eine komplexe Form aus einem solchen Stahlmaterial zu erzeugen.
In einem Versuch, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, wurde eine Zusammensetzung, die Polypropylen, Glasfasern und Eisenoxid (Fe₂O₃) mit einer hohen spezifischen Dichte enthält, als Abtrennung in Fahrzeugen verwendet. Eine solche Zusammensetzung kann leichter verarbeitet werden als Metall, ist leichter, kann in verschiedenen und einfachen Ausgestaltungen oder Designs und Designeffekten bereitgestellt werden und ist aufgrund ihres großen Produktionsvermögens kostengünstiger. Sie stellt jedoch eine ungeeignete mechanische Steifigkeit, eine ungeeignete Wärmebeständigkeit und eine ungeeignete Spritzgießbarkeit bereit.
Da ein stark füllendes Material mit einer hohen spezifischen Dichte zur Isolierung von Geräuschen und Vibrationen von Nutzen ist, wird im Allgemeinen gewöhnlich ein Füllmaterial wie Eisenoxid (Fe₂O₃, spezifische Dichte: 4 bis 4,5) und Bariumsulfat (BaSO₄, spezifische Dichte: 4 bis 4,5) zur Erhöhung des Gewichts eines Materials verwendet.
Eisenoxid und Bariumsulfat weisen eine höhere spezifische Dichte als Talk oder Wollastonit (Dichte: 2,6 bis 2,9) auf. Diese Füllmaterialien werden daher oft eingesetzt, weil die Fähigkeit zur Schallisolierung durch eine Erhöhung der spezifischen Dichte eines Kunststoffmaterials verbessert werden kann.
Die Mohshärte von Eisenoxid liegt jedoch bei etwa 7, was extrem hoch ist. Während einer Extrusion und dem Gießen von Produkten, die Eisenoxid enthalten, werden daher Schrauben und die Gussformen von Spritzgusseinrichtungen aufgrund der hohen Härte solcher Produkte leicht verschlissen. Der Betrieb und die Wartung einer Spritzgusseinrichtung für Materialien mit einer hohen Härte sind daher teuer.
Die ungeprüfte koreanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010-41588 beschreibt eine Polyamidharzzusammensetzung für die Abdeckung eines Motors eines Fahrzeugs, welche ein Polyamid 6-Harz, Glasfasern, Kohlenstoffnanoröhren und einen wärmebeständigen Stabilisator enthält. Die Zusammensetzung weist jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht genügend schallisoliert, obwohl sie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit besitzt. Des Weiteren beschreibt die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 1999-43602 eine Polyamidharzzusammensetzung, die ein Polyamidharz, Glasfasern und Bariumsulfat enthält. Der Gehalt an Bariumsulfat ist jedoch gering, und daher weist die Zusammensetzung den Nachteil auf, dass sie nicht ausreichend schallisoliert.
Die DE 10 2005 041 966 A1 betrifft polymere Formmassen auf Basis von thermoplastischen Polyamiden mit hoher Flammwidrigkeit und hoher Glühdrahtbeständigkeit, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Der EP 1 882 719 A1 sind Polyamidformmassen, die bei guten mechanischen Eigenschaften einen sehr geringen Verzug aufweisen, zu entnehmen, wobei dies durch eine Kombination von transparentem Polyamid mit faserförmigen Verstärkungsstoffen sowie partikulären Füllstoffen erreicht wird.
In der JP 2005 - 232 239 A ist eine Polyamid-Harzzusammensetzung mit verbesserter Schallisolierung und guten mechanischen Eigenschaften beschrieben, wobei eine gute Abgewogenheit zwischen Stärke, Steifigkeit und Stoßfestigkeit erreicht werden soll.
Die JP 2004 - 269 550 A offenbart eine Polyamidharzzusammensetzung, die in ausgewogener Weise hervorragende Eigenschaften aufweist, die dem Polyamidharz innewohnen, wie Formbarkeit, Wärmebeständigkeit, Zähigkeit, Öl- und Benzinbeständigkeit und Abriebfestigkeit, und hervorragend ist hinsichtlich Schalldämmeigenschaften , Fließfähigkeit und äußeres Erscheinungsbild.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung bereit, die ein Polyamid 66- oder ein Polyamid 6-Harz, Glasfasern zum Verbessern der mechanischen und der Wärmebeständigkeitseigenschaften der Zusammensetzung, und Bariumsulfat zum Verbessern der schallisolierenden Eigenschaften der Zusammensetzung enthält. Die Zusammensetzung enthält ferner ein Antioxidationsmittel, um eine Verschlechterung der Zusammensetzung zu verhindern, optional einen wärmebeständigen Stabilisator, um die Wärmebeständigkeit zu verbessern, und optional ein Schmiermittel, um die Reibung zu reduzieren und so die Formbarkeit zu verbessern. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung stellt daher ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, ausgezeichnete Schall und Vibrationen isolierende Eigenschaften, eine ausgezeichnete Gestaltungsfreiheit und eine ausgezeichnete Spritzgießbarkeit bereit. Ferner beschrieben ist eine Abtrennung für ein Fahrzeug, die aus der vorliegende Zusammensetzung gefertigt ist, wobei die Abtrennung wirksam Motorengeräusche isoliert, die im Motorraum erzeugt werden, und damit für eine angenehmere Fahrumgebung sorgt.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung bereit, die 15 bis 20 Gewichtsteile Glasfasern, 45 bis 50 Gewichtsteile Bariumsulfat, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels, optional 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines wärmebeständigen Stabilisators, und optional 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile eines Schmiermittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyamid 66- oder eines Polyamid 6-Harzes, enthält, wobei das Antioxidationsmittel eine Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phosphitbasierten Antioxidationsmittel enthält.
Die Glasfasern können beliebige herkömmliche Glasfasern sein, welche die gewünschten mechanischen und Wärmebeständigkeitseigenschaften bereitstellen, und gemäß bevorzugten Ausführungsformen weisen die Glasfasern eine mittlere Länge von 1 mm bis 5 mm und einen mittleren Durchmesser des Querschnitts von 10 bis 13 µm auf.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die Glasfasern mit einem silanbasierten Haftvermittler beschichtet. Das Gewicht des silanbasierten Haftvermittlers beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Glasfasern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beträgt der mittlere Durchmesser der Bariumsulfatpartikel 20 bis 30 µm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung ferner mehrere von 0,3 bis 0,5 Gewichtsteilen eines Antioxidationsmittels, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteilen eines wärmebeständigen Stabilisators und 0,2 bis 0,4 Gewichtsteilen eines Schmiermittels.
Die vorliegende Erfindung, die die vorstehend beschriebene Zusammensetzung aus einem Polyamid 66- oder einem Polyamid 6-Harz, Glasfasern und Bariumsulfat (BaSO₄) mit einer hohen spezifischen Dichte aufweist, stellt ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und ausgezeichnete Schall und Vibrationen isolierende Eigenschaften bereit.
Weiter beschrieben ist eine Abtrennung für ein Fahrzeug, welche aus der Zusammensetzung gefertigt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt eine solche Abtrennung - im Vergleich zu einer herkömmlichen Abtrennung aus Eisen - den Effekt einer Gewichtsreduktion von etwa 2,6 kg pro Fahrzeug bereit. Da zur Umsetzung oder Ausführung einer komplizierten Form unter Verwenden der vorliegenden Zusammensetzung ein Spritzgussverfahren durchgeführt werden kann, besteht ein Effekt ferner darin, dass eine hervorragende Gestaltungsfreiheit in dem engen Raum eines Motorraums sichergestellt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird in der Zusammensetzung ein Bariumsulfat mit einer Mohshärte von etwa 3 verwendet. Die Verwendung eines solchen Bariumsulfats stellt im Vergleich zu einer herkömmlichen Polypropylenzusammensetzung, die Eisenoxid mit einer Mohshärte von 7 enthält, eine ausgezeichnete Spritzgießbarkeit bereit.
Weitere Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend erläutert.
Figurenliste
Die vorstehend angegeben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben, die in den beigefügten Figuren veranschaulicht sind, welche hierin im Folgenden lediglich zu Veranschaulichungszwecken angegeben sind und die vorliegende Erfindung daher in keiner Weise einschränken sollen. In den Figuren gilt:

1 zeigt die schematische Abbildung einer Abtrennung für den Motorraum eines Fahrzeugs;
2 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links am Fahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden;
3 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die rechts am Fahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden;
4 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links an einem Beifahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden;
5 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die am Rücksitz bei jeder Frequenz isoliert wurden;
6 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links an einem Mittelsitz auf der Rückbank bei jeder Frequenz isoliert wurden;
7 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die rechts an einem Mittelsitz auf der Rückbank bei jeder Frequenz isoliert wurden;
8 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die direkt hinter einem linken Motorraum bei jeder Frequenz wurden; und
9 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die direkt hinter einem rechten Motorraum bei jeder Frequenz isoliert wurden.

Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale zeigen, welche die zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Spezielle Merkmale der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich von zum Beispiel bestimmten Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die Bedingungen und Umstände der speziell angestrebten Anwendung und Verwendung bestimmt werden.
In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen jeweils gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe und Wörter so auszulegen sind, wie sie in ihrer allgemeinen Bedeutung oder gemäß Wörterbüchern ausgelegt werden, sondern so, wie sie ihrer Bedeutung und Auffassung nach dem eigentlichen Sinn der Erfindung entsprechen, welcher auf einem Prinzip beruht, nach dem die Erfinder die Grundlage für die Begriffe zur Erläuterung der Erfindung in ihrer optimalen Ausführung entsprechend definieren können.
Es soll verstanden werden, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein weiterer ähnlicher Begriff, wie er hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und weitere Fahrzeuge, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden (z.B. Kraftstoffen, die aus einer anderen Quelle als Erdöl stammen), einschließt. Wie es hierin bezeichnet wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Antriebsquellen verfügt, zum Beispiel ein Fahrzeug, das sowohl mit Benzin als auch mit Strom betrieben wird.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung daher in keiner Weise einschränken. Wie sie hierin verwendet werden, sollen die Singularformen „ein, eine, eines“ und „der, die das“ auch die Pluralformen umfassen, solange aus dem Kontext nicht klar etwas anderes ersichtlich ist. Weiter soll verstanden werden, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente und/oder Komponenten/Bestandteile angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente, Komponenten/Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie er hierin verwendet wird, schließt der Begriff „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen eines oder mehrerer der damit verbundenen aufgelisteten Punkte ein.
Soweit nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich ist, soll der Begriff „etwa“, wie er hierin verwendet wird, als innerhalb eines Bereichs mit in der Wissenschaft normalen Toleranzgrenzen liegend verstanden werden, zum Beispiel als innerhalb von 2 Standardabweichungen vom Mittelwert liegend. „Etwa“ kann verstanden werden als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 % oder 0,01 % vom angegebenen Wert liegend. Soweit es aus dem Kontext nicht anderweitig klar hervorgeht, gelten alle hierin angegebenen Zahlenwerte als um den Begriff „etwa“ erweitert.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung mit ausgezeichneter mechanischer Steifigkeit, ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und ausgezeichneten Funktionen zur Geräuschisolierung. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Polyamidharzzusammensetzung, die ein Polyamid 66- oder ein Polyamid 6-Harz, Glasfasern und Bariumsulfat (BaSO₄) mit einer hohen spezifischen Dichte enthält, um die mechanische Steifigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Spritzgießbarkeit zu erhöhen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung, enthaltend 15 bis 20 Gewichtsteile Glasfasern, 45 bis 50 Gewichtsteile Bariumsulfat, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels, optional 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines wärmebeständigen Stabilisators, und optional etwa 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile eines Schmiermittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyamid 66- oder eines Polyamid 6-Harzes, wobei das Antioxidationsmittel eine Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phosphitbasierten Antioxidationsmittel enthält. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen enthält die Zusammensetzung ferner mehrere von einem Antioxidationsmittel, einem wärmebeständigen Stabilisator und einem Schmiermittel.
Genauer gesagt, ist bevorzugt, dass der Gehalt der Glasfasern etwa 15 bis 20 Gewichtsteile ausmacht, der Gehalt des Bariumsulfats bei 45 bis 50 Gewichtsteilen liegt, der Gehalt des Antioxidationsmittels 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile beträgt, der Gehalt des wärmebeständigen Stabilisators a 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile ausmacht und der Gehalt des Schmiermittels bei 0,2 bis 0,4 Gewichtsteilen liegt, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamid 66- oder des Polyamid 6-Harzes.
Im Folgenden werden die Bestandteile der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung und deren Gehalte ausführlich beschrieben.
1. Bestandteil
(1) Polyamid 66 oder Polyamid 6
Als Polyamidharzbestandteil kann jedes in der Wissenschaft bekannte Polyamidharz verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass Polyamid 66- oder Polyamid 6-Harz verwendet wird. Wie es hierin beschrieben ist, ist das Polyamid 66- oder das Polyamid 6-Harz ein Material, welches die Grundlage der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Polyamidharz ist ein Material mit ausgezeichneten allgemeinen mechanischen und Wärmebeständigkeitseigenschaften, wie beispielsweise einer ausgezeichneten Zugfestigkeit, einer ausgezeichneten Biegefestigkeit, einem ausgezeichneten Elastizitätsmodul, einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit, einer ausgezeichneten chemischen Beständigkeit und einer ausgezeichneten Formbarkeit. Als solches wird das Polyamidharz häufig in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise für Fahrzeuge, Flugzeuge, im Weltraum und für Sportgeräte, eingesetzt.
Ferner ist von Vorteil, dass die mechanischen und die Wärmebeständigkeitseigenschaften leicht verbessert werden können, wenn ein Verstärkungsmittel, wie beispielsweise Glasfasern, in das Polyamid 66- oder das Polyamid 6-Harz eingebracht werden.
(2) Glasfasern
Die Glasfasern dienen dazu, die mechanischen Eigenschaften der Polyamidharzzusammensetzung, wie beispielsweise die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, das Elastizitätsmodul und die Schlagfestigkeit, sowie die Eigenschaften der Wärmebeständigkeit, wie beispielsweise die Wärmeformbeständigkeit (heat distortion temperature, HDT), zu verbessern. Als Glasfasern können alle in der Wissenschaft bekannten Glasfasern verwendet werden. Daneben ist bevorzugt, dass die Oberfläche der Glasfasern mit einem silanbasierten Haftvermittler beschichtet ist, um das Haftvermögen an der Grenzfläche zwischen dem Polyamidharz und den Glasfasern zu erhöhen.
Der Gehalt der Glasfasern macht 15 bis 20 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamids 66 oder des Polyamids 6, aus. Wenn der Gehalt der Glasfasern kleiner als 15 Gewichtsteile ist, können die mechanischen und die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Zusammensetzung verringert sein. Wenn der Gehalt andererseits mehr als 20 Gewichtsteile ausmacht, kann das Fließvermögen der Zusammensetzung verringert sein und daher kann sich die Qualität des Erscheinungsbildes der gegossenen Produkte verschlechtern.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass ein mittlerer Durchmesser des Querschnitts der Glasfasern 10 bis 13 µm beträgt. Wenn der mittlere Durchmesser des Querschnitts kleiner als 10 µm ist, können die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung verringert sein, da das Bruchverhältnis der Glasfasern hoch ist. Wenn der mittlere Durchmesser zum anderen größer als 13 µm ist, kann die Qualität des Erscheinungsbildes der Zusammensetzung abnehmen.
Es kann jede beliebige herkömmliche Glasfaser in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Obwohl die Glasfasern beliebig lang sein können, ist ferner bevorzugt, dass die Glasfasern lange Glasfasern sind, wie beispielsweise Glasfasern mit einer mittleren Länge von 1 mm bis 5 mm, um so die Schlagfestigkeit und den Effekt der Formstabilität der Zusammensetzung zu verbessern. Wenn die mittlere Länge der Glasfasern kleiner als 1 mm ist, können die mechanischen und die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Zusammensetzung verringert sein und bei großen Produkten können Verformungen auftreten. Wenn die mittlere Länge zum anderen mehr als 5 mm beträgt, kann ein großer Unterschied auftreten zwischen der Ausrichtung der Glasfasern an der Oberfläche der Zusammensetzung und der Ausrichtung der Glasfasern in der Zusammensetzung. Dies führt zu unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zwischen der Oberfläche und dem Inneren der Zusammensetzung.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen liegt der Gehalt des silanbasierten Haftvermittlers bei 0,1 bis 0,3 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Glasfasern. Wenn der Gehalt des silanbasierten Kopplungsmittels weniger als 0,1 Gew.-% ausmacht, können die mechanischen und die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Zusammensetzung verringert sein. Wenn der Gehalt andererseits mehr als 0,3 Gew.-% ausmacht, kann die Formbarkeit aufgrund einer Zunahme der Viskosität der Zusammensetzung verringert sein.
(3) Bariumsulfat
Bariumsulfat (BaSO₄) ist ein anorganisches Füllmaterial, welches die Formbarkeit und die Formstabilität der vorliegenden Zusammensetzung verbessert und ferner die spezifische Dichte der Zusammensetzung erhöht, so dass die Fähigkeit zur Schallisolierung verbessert wird. Da sich die Fähigkeit zur Schallisolierung allgemein proportional mit zunehmender Dichte eines Materials erhöht, ist bevorzugt, Bariumsulfat mit einer hohen spezifischen Dichte zu verwenden, um so die Fähigkeit zur Schallisolierung zu verbessern.
Bariumsulfat besitzt eine Mohshärte von etwa 3, die kleiner ist als die Mohshärte von etwa 7 von Eisenoxid, welches als herkömmliches anorganisches Füllmaterial verwendet wird. Die Reibung von Schrauben von Spritzgusseinrichtungen und Gussformen wird entsprechend während eines Extrusionsprozesses und während des Gießens der vorliegenden Zusammensetzung entsprechend verringert, so dass die Formbarkeit verbessert wird.
Der Gehalt an Bariumsulfat macht 45 bis 50 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamids 66 oder des Polyamids 6, aus. Wenn der Gehalt an Bariumsulfat kleiner als 45 Gewichtsteile ist, kann die spezifische Dichte der Zusammensetzung abnehmen und damit die Fähigkeit zur Schallisolierung mindern. Wenn der Gehalt zum anderen mehr als 50 Gewichtsteile ausmacht, können die Qualität des Erscheinungsbildes und die physikalischen Eigenschaften verringert sein.
Daneben ist bevorzugt, dass der mittlere Durchmesser der Bariumsulfatpartikel bei 20 bis 30 µm liegt. Wenn der mittlere Durchmesser kleiner als 20 µm ist, können die Formbarkeit und die Formstabilität verringert sein. Wenn der mittlere Durchmesser andererseits mehr als 30 µm beträgt, verringert sich die Oberfläche des Bariumsulfats und es können keine effektiven schallisolierenden Eigenschaften erhalten werden.
(4) Antioxidationsmittel
Das Antioxidationsmittel bewirkt die Unterdrückung einer Reaktion der oxidativen Zersetzung während der Extrusion und des Spritzens der Zusammensetzung. In der vorliegenden Erfindung wird eine Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phosphitbasierten Antioxidationsmittel verwendet.
Das phenolbasierte Antioxidationsmittel wird mit Radikalen, die in Kunststoffen erzeugt werden, umgesetzt, um Wasserstoff in den phenolbasierten Antioxidationsmitteln zu entladen, wodurch die Radikale stabilisiert werden, und das Antioxidationsmittel wird in Radikale umgewandelt und bleibt durch einen Resonanzeffekt oder eine Neuanordnung der Elektronen in einer stabilen Form.
In der vorliegenden Erfindung kann jedes beliebige herkömmliche phenolbasierte Antioxidationsmittel verwendet werden, bevorzugt ist das phenolbasierte Antioxidationsmittel jedoch N,N'-1,6-Hexandiylbis(3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanamid oder Bis-(3,3-bis-(4'-hydroxy-3'-tetrabutylphenyl)buttersäure)glykolester.
Das phosphitbasierte Antioxidationsmittel übt ferner die Funktion eines Wasserstoffperoxidzersetzers aus, um die Erzeugung von Radikalen zu verhindern. Wenn das phosphitbasierte Antioxidationsmittel zusammen mit dem phenolbasierten Antioxidationsmittel verwendet wird, lässt sich ferner ein synergistischer Effekt erwarten und die Stabilität der vernetzten Kunststoffe und die Beständigkeit gegen UV-Strahlen nehmen zu.
Es kann jedes beliebige herkömmliche phosphitbasierte Antioxidationsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, es ist jedoch bevorzugt, dass das phosphitbasierte Antioxidationsmittel Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit oder Tetrakis(2,4-di-tert butylphenyl)-4,4'-biphenylendiphosphit ist.
Die Zusammensetzung enthält 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 0,4 Gewichtsteile der gemischten Antioxidationsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamids 66 oder des Polyamids 6. Wenn der Gehalt des Antioxidationsmittels kleiner als 0,3 Gewichtsteile ist, kann das Antioxidationsmittel nicht ausreichend gut einer Oxidation vorbeugen und wenn der Gehalt größer als 0,5 Gewichtsteile ist, können die physikalischen Eigenschaften und die Qualität des Erscheinungsbildes verringert werden.
(5) Wärmebeständiger Stabilisator
Der wärmebeständige Stabilisator bewirkt eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit der Zusammensetzung und es kann jede im Stand der Technik bekannte Substanz als wärmebeständiger Stabilisator verwendet werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist der wärmebeständige Stabilisator ein iodbasierter wärmebeständiger Stabilisator. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der wärmebeständige Stabilisator Kupferiodid (CuI).
Der Gehalt des wärmebeständigen Stabilisators liegt vorzugsweise bei 0,3 bis 0,5 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt bei 0,5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamids 66 oder des Polyamids 6. Wenn der Gehalt des wärmebeständigen Stabilisators kleiner als 0,3 Gewichtsteile ist, können die Eigenschaften der Wärmebeständigkeit, wie beispielsweise die Wärmeformbeständigkeit, der Zusammensetzung verringert sein. Wenn der Gehalt zum anderen mehr als 0,5 Gewichtsteile ausmacht, können die mechanischen Eigenschaften und die Qualität des Erscheinungsbildes verringert sein.
(6) Schmiermittel
Das Schmiermittel bewirkt die Anpassung der Reibung zwischen den Zusammensetzungen oder zwischen der Zusammensetzung und dem Metall, wenn die Zusammensetzung erwärmt und gegossen wird, um so die Fließfähigkeit und Freisetzungsvermögen zu verbessern und dadurch die Verarbeitung zu erleichtern. Es kann jedes beliebige herkömmliche Schmiermittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden und gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird ein olefinbasiertes Schmiermittel und besonders bevorzugt Ethylenbisstearamid verwendet.
Der Gehalt des Schmiermittels liegt bevorzugt bei 0,2 bis 0,4 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt bei etwa 0,3 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamid 66- oder des Polyamids 6-Harzes. Wenn der Gehalt des Schmiermittels kleiner als etwa 0,2 Gewichtsteile ist, können die Fließfähigkeit und das Freisetzungsvermögen verringert sein und es kann daher schwierig sein, große Produkte zu gießen. Wenn der Gehalt des Schmiermittels größer als 0,4 Gewichtsteile ist, können die mechanischen Eigenschaften und die Bindenahtfestigkeit verringert sein.
2. Verwendung
Die vorliegende Erfindung stellt ausgezeichnete schallisolierende Eigenschaften bereit und kann auf verschiedene Weise angewendet werden, um eine Schallisolierung bereitzustellen. Insbesondere ist bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung für die Abtrennung des Motorraums eines Fahrzeugs verwendet wird.
3. Herstellungsverfahren
Nachfolgend beschrieben ist ein Verfahren zum Herstellen einer Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung.
Die Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung kann von einem Fachmann unter Berücksichtigung der bekannten Techniken in geeigneter Weise hergestellt werden. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung so hergestellt wird, dass sie 15 bis 20 Gewichtsteile Glasfasern, vorzugsweise Glasfasern, die mit einem silanbasierten Haftvermittler beschichtet sind, 45 bis 50 Gewichtsteile Bariumsulfat, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile Antioxidationsmittel, einer Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phsophitbasierten Antioxidationsmittel, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile des wärmebeständigen Stabilisators und 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile des Schmiermittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyamid 66- oder des Polyamid 6-Harzes, enthält.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen ausführlicher beschrieben. Ein Fachmann wird erkennen, dass diese Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
[Beispiel]

Die 1 zeigt eine schematische Abbildung, welche die Abtrennung 100 für den Motorraum eines Fahrzeugs zeigt, die aus den Polyamidharzzusammensetzungen aus den Beispielen und den Vergleichsbeispielen gebildet wurde. Die Bestandteile und deren Gehalte in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Anschließend werden die physikalischen Eigenschaften derselben miteinander verglichen und sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. [Tabelle 1]

Einteilung		Einheit	Beispiel			Vergleichsbeispiel
			1	2	3	1	2	3
Harz	Polyamid 66	Gewichtsteile	100	100	100	-	100	100
	Polypropylen	Gewichtsteile	-	-	-	100	-	-
Antioxidationsmittel	Phenole	Gewichtsteile	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
	Phosphite	Gewichtsteile	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Wärmebeständiger Stabilisator		Gewichtsteile	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Schmiermittel		Gewichtsteile	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Glasfasern (kurze Fasern)		Gewichtsteile	15	20	-	25	15	15
Glasfasern (lange Fasern)		Gewichtsteile	-	-	15	-	-	-
Bariumsulfat (BaSO₄)		Gewichtsteile	50	45	50	-	-	-
Eisenoxid (Fe₂O₃)		Gewichtsteile	-	-	-	50	50	-
Wollastonit		Gewichtsteile	-	-	-	-	-	25

Tabelle 1 ist eine Tabelle, in der die Bestandteile und deren Gehalt in den Beispielen und Vergleichsbeispielen miteinander verglichen werden, Das Antioxidationsmittel, der wärmebeständige Stabilisator und das Schmiermittel aus der vorstehend beschriebenen Tabelle 1 waren in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen mit dem gleichen Gehalt enthalten und das Polypropylen war nur in Vergleichsbeispiel 1 enthalten. Ferner war Bariumsulfat zur Verbesserung der schallisolierenden Eigenschaften nur in den Beispielen (in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung) enthalten, während in den Vergleichsbeispielen (nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung) stattdessen Eisenoxid und Wollastonit enthalten waren.

Die physikalischen und die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Beispiele und Vergleichsbeispiele, die in Versuchen oder Tests verglichen wurden, sind nachstehend beschrieben. [Tabelle 2]

Einteilung	Testverfahren (ASTM)	Einheit	Beispiel			Vergleichsbeispiel
Einteilung	Testverfahren (ASTM)	Einheit	1	2	3	1	2	3
Spezifische Dichte	D792	-	2,06	2,05	2,06	2,15	2,10	1,83
Zugfestigkeit	D638	MPa	104	122	120	38	100	101
Biegefestigkeit	D790	MPa	152	166	158	50	150	155
Elastizitätsmodul	D790	MPa	8620	10200	9400	5500	9475	9921
Schlagfestigkeit (23 ± 2 °C)	D256	MPa	45	48	72	31	33	30
Wärmeverformung (1,82 MPa)	D648	°C	243	243	245	155	242	238

Die Tabelle 2 ist eine Tabelle, in der die physikalischen Eigenschaften und die Eigenschaften der Wärmebeständigkeit der Beispiele und Vergleichsbeispiele anhand der speziellen Tests in Zahlenwerten ausgedrückt sind und miteinander verglichen werden.
Die spezifische Dichte wurde gemäß ASTM D792 gemessen und die Zugfestigkeit wurde gemäß ASTM D638 unter den Bedingungen einer Temperatur von 23 ± 2 °C, einer relativen Feuchte von 50 %, Atmosphärendruck und einer Geschwindigkeit von 5 mm/min gemessen.
Die Biegefestigkeit und das Elastizitätsmodul wurden gemäß ASTM D790 gemessen und die Geschwindigkeit des Querspritzkopfes wurde unter den Bedingungen einer Geschwindigkeit von 5 mm/min gemessen.
Die Schlagfestigkeit wurde mit Hilfe eines Izod-Kerbverfahrens bei 23 ± 2 °C gemäß ASTM D256 als Wert gemessen, der erhalten wurde, indem die Energie, bei der die Probe brach, durch die Einheit der Dicke geteilt wurde.
Die Wärmeformbeständigkeit wurde erhalten, indem die Temperatur gemessen wurde, bei der sich eine Probe verformte, wenn die Umgebungstemperatur mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min unter der Bedingung einer Last von 1,82 MPa auf die Probe gemäß ASTM D648 erhöht wurde.
Gemäß der Tabelle 2 war die spezifische Dichte im Vergleichsbeispiel 1 am höchsten, die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, das Elastizitätsmodul und die Schlagfestigkeit waren jedoch in den Beispielen überragend. Insbesondere ist eine der wichtigsten Eigenschaften einer Zusammensetzung, die im Motorraum eines Fahrzeugs angewendet wird, die Wärmebeständigkeit. Basierend auf dem Ergebnis, dass die Wärmebeständigkeit in den Beispielen viel besser war als die Wärmebeständigkeit in den Vergleichsbeispielen wurde gezeigt, dass die Beispiele im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeitseigenschaften besser waren als die Vergleichsbeispiele. Ferner wurde gezeigt, dass im Falle des Beispiels 3, bei dem lange Glasfasern verwendet wurden, alle Eigenschaften besser waren als in Beispiel 1, wo kurze Glasfasern verwendet wurden.
Die Tabelle 3 ist eine Tabelle, in der die schallisolierenden Eigenschaften der Beispiele miteinander verglichen werden. Nachdem Hochleistungslautsprecher für die Versuche mit einem Frequenzbereich von 400 Hz bis 6300 Hz in einer Richtung zum Innenraum des Fahrzeugs hin an einer Position des Motors im Motorraum des Fahrzeugs eingebaut wurden, wurden Geräusche erzeugt. Die Isolierung der Geräusche durch die Abtrennung, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wurde, wurde dann gemessen, indem der isolierte bzw. absorbierte Schall bildlich dargestellt wurde. Das heißt, dass das Ausmaß der isolierten Geräusche zunahm, wenn der gemessene Zahlenwert zunahm, und dass das Ausmaß der isolierten Geräusche abnahm, wenn der gemessene Zahlenwert abnahm.
In Tabelle 3 war in Beispiel 3, bei welchem die Abtrennung verwendet wurde, der gemessene Zahlenwert größer als bei dem Fall, wo keine Abtrennung verwendet wurde, was bedeutet, dass - aufgrund des größeren Zahlenwerts - viele Geräusche isoliert wurden. Es wurde entsprechend bestätigt, dass in Beispiel 3, bei dem die Abtrennung verwendet wurde, die gemessenen Geräusche an allen Positionen im Fahrzeug und rechts hinter dem Motorraum leiser waren als bei dem Fall, bei dem keine Abtrennung verwendet wurde.
Genauer gesagt, sind nachstehen Figuren gezeigt, die Graphen zeigen, welche das Ausmaß der Geräusche, die an jeder Position bei jeder Frequenz isoliert wurden, in der Tabelle 3 einteilen. Die 2 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links am Fahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 3 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die rechts am Fahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 4 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links an einem Beifahrersitz bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 5 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die am Rücksitz bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 6 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die links an einem Mittelsitz auf der Rückbank bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 7 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die rechts an einem Mittelsitz auf der Rückbank bei jeder Frequenz isoliert wurden; die 8 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die direkt hinter einem linken Motorraum bei jeder Frequenz isoliert wurden, und die 9 zeigt einen Graphen, der das Ausmaß der Geräusche angibt, die direkt hinter einem rechten Motorraum bei jeder Frequenz isoliert wurden. Wie in den 2 bis 9 zu sehen ist, konnte - obwohl zwischen den Frequenzen Unterschiede auftraten - anhand der Mittelwerte für alle Graphen gezeigt werden, dass in dem Fall, in dem eine Abtrennung verwendet wurde (200), ein größerer Schallisolierungseffekt bereitgestellt wurde als in dem Fall, in dem keine Abtrennung verwendet wurde (300).
Des Weiteren wurde bestätigt, dass bei alleiniger Betrachtung des Fahrersitzes die Abtrennung in Beispiel 3 (das mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmt) zwischen dem Motorraum und dem Armaturenbrett angeordnet war und daher die Geräusche, die aus dem Motorraum zur Position des Fahrersitzes gelangten, im Mittel um 8 bis 8,8 dB reduziert wurden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben ausführlich beschrieben. Fachleute werden jedoch erkennen, dass an diesen Ausführungsformen Änderungen oder Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem eigentlichen Sinn der Erfindung, deren Umfang in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist, abzuweichen.

Claims

Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung, enthaltend: 15 bis 20 Gewichtsteile Glasfasern, 45 bis 50 Gewichtsteile Bariumsulfat, 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels, optional 0,3 bis 0,5 Gewichtsteile eines wärmebeständigen Stabilisators, und optional 0,2 bis 0,4 Gewichtsteile eines Schmiermittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyamid 66- oder eines Polyamid 6-Harzes, wobei das Antioxidationsmittel eine Mischung aus einem phenolbasierten Antioxidationsmittel und einem phosphitbasierten Antioxidationsmittel enthält.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach Anspruch 1, wobei eine mittlere Länge der Glasfasern 1 mm bis 50 mm beträgt.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach Anspruch 1, wobei ein mittlerer Durchmesser eines Querschnitts der Glasfasern 10 bis 13 µm beträgt.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach Anspruch 1, wobei die Glasfasern mit einem silanbasierten Haftvermittlers beschichtet sind.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach Anspruch 4, wobei das Gewicht des silanbasierten Kopplungsmittels 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Glasfasern, ausmacht.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach Anspruch 1, wobei ein mittlerer Durchmesser der Bariumsulfatpartikel 20 bis 30 µm beträgt.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das phenolbasierte Antioxidationsmittel N,N'-1,6-Hexandiylbis(3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanamid oder Bis-(3,3-bis-(4 '-hydroxy-3 '-tetrabutylphenyl)buttersäure)glykolester ist.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das phosphitbasierte Antioxidationsmittel Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit oder Tetrakis(2,4-di-tert butylphenyl)-4,4'-biphenylendiphosphit ist.
Polyamidharzzusammensetzung zur Schallisolierung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das phenolbasierte Antioxidationsmittel N,N'-1,6-Hexandiylbis(3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanamid und das phosphitbasierte Antioxidationsmittel Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit ist.