DE102015225454A1 - Schäumbare Grundmischung und Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung - Google Patents

Schäumbare Grundmischung und Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Grundmischung bereit, die durch Schmelzen und Extrudieren einer Mischung, die ein Polyolefin-Harz enthält, hergestellt wurde, wobei die Mischung 10 bis 89 Gew.-% eines Polyolefin-Harzes, 5 bis 30 Gew.-% eines chemischen Aufschäumers, 5 bis 30 Gew.-% durch Wärme expandierbarer Mikrokapseln und 1 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials enthält. Daneben stellt die vorliegende Offenbarung eine Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung bereit, die die schäumbare Grundmischung enthält. Ein gegossener Artikel, der durch Schaumspritzgießen der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung erhalten wurde, kann von Nutzen sein, da er eine hinreichend gute gleichmäßige Verteilung und hinreichend gute mechanische Eigenschaften der geschäumten Zellen aufweist, so dass der gegossene Artikel gut als Bestandteil von Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen eingesetzt werden kann und auch die Kraftstoffeffizienz der Fahrzeuge verbessert, da er die Erzeugung leichter Bauteile ermöglicht.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine schäumbare Grundmischung zur Herstellung leichter Bauteile für zum Beispiel den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen.
  • Hintergrund
  • Die Ausführungen in diesem Abschnitt sollen lediglich Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung angeben und müssen daher nicht Stand der Technik sein.
  • Kunststoffe, die häufig in geschäumten Produkten eingesetzt werden, schließen im Allgemeinen Polystyrol-Harze und Polyurethan-Harze ein. Die Harze wurden in verschiedenen Bereichen von weichen Puffermaterialien bis hin zu harten isolierenden Materialien eingesetzt, da ihr Expansionsvermögen beim Schmelzen aufgrund der hohen Schmelzspannung leicht gesteuert werden kann. Die Polystyrol-Harze besitzen jedoch den Nachteil, dass sie nicht besonders wärmebeständig sind, da ihre Glasübergangstemperatur bei annähernd 100°C liegt. Die Polyurethan-Harze weisen ferner den Nachteil auf, dass sie in nachfolgenden Prozessen schwer zu formen sind und die Polyurethan-Harze nur schwer zu recyclen sind. Insbesondere werden die aus diesen Kunststoffen gefertigten, geschäumten Produkte nur sehr eingeschränkt in spritzgegossenen Produkten für Fahrzeuge und in elektronischen und elektrischen Produkte eingesetzt, da sie eine nur unzureichende mechanische Festigkeit besitzen.
  • Im Gegenteil dazu lassen sich Polypropylen-Harze vielfach in spritzgegossenen Produkten für Fahrzeuge und in elektronischen und elektrischen Produkte einsetzen, da die Polypropylen-Harze ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine gute Wärmebeständigkeit besitzen und sich gut in nachfolgenden Prozessen formen lassen und gut recyclebar sind. Polypropylen-Harze besitzen jedoch den Nachteil, dass ein Einschluss von Gasen während des Aufschäumens nicht möglich ist, da die Schmelzspannung der Harze bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Harzes stark abnimmt und es daher schwierig ist, das Aufschäumen zu steuern, denn durch das Austreten der Gase oder durch das Aufplatzen der aufgeschäumten Zellen werden zu große Poren gebildet.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass, wenn eine schäumbare Grundmischung, die durch Mischen eines Polyolefin-Harzes, eines chemischen Treibmittels bzw. Aufschäumers, thermisch bzw. durch Wärme expandierbarer Mikrokapseln und eines anorganischen Füllmaterials in vorgegebenen Mengen zubereitet wurde, mit einem Polyolefin-Harz vermischt wird, und die resultierende Mischung einem Schaumspritzgießen unterzogen wird, der resultierende, spritzgegossene Artikel eine verbesserte Zugfestigkeit, ein verbessertes Biegemodul, eine verbesserte Schlagfestigkeit und ein besseres Erscheinungsbild aufweist, da die geschäumten Zellen gleichmäßig innerhalb eines Größenbereichs von 50 bis 400 μm verteilt sind, und diese daher für Bauteile für den Innenraum/das Äußere eines Fahrzeugs geeignet sind. Die vorliegende Offenbarung ergibt sich aus diesen Erkenntnissen.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt daher eine schäumbare Grundmischung bzw. einen schäumbaren Masterbatch bereit, der das Aufschäumungsverhalten verbessern kann.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine Polyolefin-Harz-Zusammensetzung bereit, die eine schäumbare Grundmischung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung enthält.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ferner einen spritzgegossenen Artikel bereit, der durch Schaumspritzgießen der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung hergestellt wurde.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine schäumbare Grundmischung bereit, die durch Schmelzen und Extrudieren einer Mischung hergestellt wurde, die ein Polyolefin-Harz enthält. Die Mischung enthält hier (A) 10 bis 89 Gew.-% eines Polyolefin-Harzes, (B) 5 bis 30 Gew.-% eines chemischen Aufschäumers, (C) 5 bis 30% durch Wärme expandierbare Mikrokapseln und (D) 1 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials. In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine schäumbare Grundmischung bereit, die durch Schmelzen und Extrudieren einer Mischung hergestellt wurde, die ein Polyolefin-Harz enthält. Hierbei enthält die Mischung (A) 10 bis 89 Gew.-% eines Polyolefin-Harzes, (B) 5 bis 30 Gew.-% eines chemischen Aufschäumers, (C) 5 bis 30 Gew.-% durch Wärme expandierbarer Mikrokapseln und (D) 1 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung bereit, die 1 bis 10 phr (= Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile bezogen) der schäumbaren Grundmischung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung, enthält.
  • In einem noch weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung einen spritzgegossenen Artikel bereit, der durch Schaumspritzgießen der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung hergestellt wurde.
  • Weitere Anwendungsmöglichkeiten werden aus der hierin angegebenen Beschreibung ersichtlich. Es soll verstanden werden, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • Figuren
  • Damit die Offenbarung gut zu verstehen ist, werden nun anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, verschiedene Formen der Offenbarung beschrieben. In den Figuren gilt:
  • Die 1 zeigt Aufnahmen von Proben im Querschnitt, die in Beispiel 1(a) und in Vergleichsbeispiel 1(b) hergestellt wurden, unter einem Lichtmikroskop; und
  • die 2 zeigt Aufnahmen, die erhalten wurden, indem die Außenflächen der in Beispiel 1(a) und in Vergleichsbeispiel 1(b) hergestellten Proben fotografiert wurden.
  • Die hierin beschriebenen Figuren dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich als Beispiel zu verstehen und soll die vorliegende Offenbarung, deren Anwendung oder Verwendung in keiner Weise einschränken. Es soll verstanden werden, dass die Bezugszeichen in den Figuren jeweils gleiche oder entsprechende Bauteile und Merkmale bezeichnen.
  • Die kommerziell erhältlichen Polypropylen-Harze weisen im Allgemeinen eine isotaktische Struktur auf. Wenn diesen Polypropylen-Harzen daher ein chemischer Aufschäumer zugesetzt wird und die resultierende Mischung einem Schaumspritzgießen unterzogen wird, treten aufgrund der plötzlichen Expansion des schäumenden Gases qualitätsbezogene Probleme, wie beispielsweise Gasschlieren und Verwirbelungsstreifen, auf der Oberfläche eines fertigen spritzgegossenen Produkts auf.
  • Wenn durch Wärme expandierbare Mikrokapseln in dem Polypropylen-Harz eingesetzt werden, können daneben zwar die Aspekte angegangen werden, die die Qualität bzw. das Erscheinungsbild des fertigen spritzgegossenen Produkts betreffen, die Aufschäumgeschwindigkeit kann jedoch aufgrund der strukturellen Merkmale, weil eine Schale von dem schäumenden Gas umgeben ist, verringert sein.
  • Da ein chemischer Aufschäumer oder durch Wärme expandierbare Mikrokapseln mit einem Harz gemischt werden und die resultierende Mischung im Rahmen eines herkömmlichen Schaumspritzverfahrens spritzgegossen wird, kann ein gleichmäßiges Aufschäumen aufgrund der unzureichenden Verteilung des Aufschäumers ferner schwierig sein.
  • Das koreanische, registrierte Patent Nr. 10-1007763 offenbart indessen eine Polpropylen-Harz-Zusammensetzung zum Schaumspritzgießen und einen unter Verwenden desselben hergestellten, geschäumten Körper. Wenn ein auf Propylen basierendes Harz mit unterschiedlichen Phasen mit einem Schmelzflussindex von 3 bis 50 g/10 min und einer Molekulargewichtsverteilung (d. h. einem Polydispersitätsindex (PI)) von 7 oder mehr oder einer sehr breiten Molekulargewichtsverteilung verwendet wird, können sich in einem solchen Fall die mechanischen Eigenschaften der Harz-Zusammensetzung verschlechtern und das Aufschäumungsverhalten und das optische Erscheinungsbild des geschäumten Körpers können aufgrund der Verwendung eines Polypropylens mit geringem Molekulargewicht vermindert sein.
  • Die vorliegende Offenbarung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine schäumbare Grundmischung, die ein auf Polyolefin basierendes Harz, einen chemischen Aufschäumer, durch Wärme expandierbare Mikrokapseln und ein anorganisches Füllmaterial enthält, dazu verwendet wird, das optische Erscheinungsbild eines fertigen, spritzgegossenen Produkts, die Dispergierbarkeit des Aufschäumers und die Gleichmäßigkeit des Ausmaßes der Aufschäumung zu verbessern.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt dementsprechend eine schäumbare Grundmischung bereit, die durch Schmelzen und Extrudieren einer Mischung, die ein Polyolefin-Harz enthält, hergestellt wurde. Die Mischung enthält hierbei (A) 10 bis 89 Gew.% eines Polyolefin-Harzes, (B) 5 bis 30 Gew.-% eines chemischen Aufschäumers, (C) 5 bis 30 Gew.-% durch Wärme expandierbare Mikrokapseln und (D) 1 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials.
  • Als ein in der vorliegenden Offenbarung verwendetes Harz-Grundmaterial kann zunächst das Polyolefin-Harz (A), das hierbei zum Einsatz kommen kann, wenigstens eines umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem zufälligen Copolymer, das durch Polymerisation eines Comonomers gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Homo-Polypropylen (Homo-PP), Propylen, Ethylen, Butylen und Octen, einem Block-Copolymer, das gebildet ist, indem ein Ethylen-Propylen-Kautschuk mit Polypropylen gemischt wurde, und einem Copolymer von Polyethylen, Ethylenvinylacetat und α-Olefin. Dies ist der Grund dafür, dass das Polyolefin-Harz bei niedrigen Temperaturen ausgezeichnet extrudiert werden kann. Genauer gesagt, wird das Polyethylen in einer Form vorwiegend dazu verwendet, um eine Extrusion bei niedrigen Temperaturen durchführen zu können.
  • In diesem Fall kann das Polyolefin-Harz in einer Menge von 10 bis 89 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Grundmischung, eingesetzt werden. Wenn der Anteil des Polyolefin-Harzes kleiner als 10 Gew.-% ist, kann seine Verarbeitbarkeit abnehmen. Wenn der Anteil des Polyolefin-Harzes zum anderen größer als 89 Gew.-% ist, kann das Expansionsvermögen aufgrund eines geringeren Anteils des Aufschäumers abnehmen. Das Polyolefin-Harz kann daher in einem Anteil innerhalb des angegebenen Bereichs eingesetzt werden.
  • Als nächstes kann der chemische Aufschäumer (B), der hierbei zum Einsatz kommen kann, wenigstens eine Verbindung umfassen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Azodicarbonamid, p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), p-Toluolsulfonylhydrazid, Benzolsulfonylhydrazid, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, p-Toluolsulfonylsemicarbazid, 5'-Phenyltetrazol, Natriumbicarbonat, Zinkdibenzolsulfinat und Zinkditoluolsulfinat.
  • Der chemische Aufschäumer kann in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Grundmischung, eingesetzt werden. Wenn der Anteil des chemischen Aufschäumers kleiner als 5 Gew.-% ist, kann sich das Aufschäumungsverhalten verschlechtern. Wenn der Anteil des chemischen Aufschäumers andererseits größer als 30 Gew.-% ist, können sich die mechanischen Eigenschaftend des fertigen Produkts verschlechtern. Der chemische Aufschäumer kann daher in einem Anteil innerhalb des angegebenen Bereichs eingesetzt werden.
  • Die durch Wärme bzw. thermisch expandierbaren Mikrokapseln (C) dienen als Aufschäumer und bestehen aus einer Schale und einem Kern. Genauer gesagt, können die durch Wärme expandierbaren Mikrokapseln aus einer Schale, die ein Polymerisationsprodukt umfasst, das ein eine Nitrilgruppe enthaltendes Acrylmonomer und ein eine Amidgruppe enthaltendes Acrylmonomer enthält, und einem Kern, der eine flüchtige Flüssigkeit enthält, die wenigstens einen Kohlenwasserstoff mit einem niedrigen Molekulargewicht umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen, Propan, Propen, n-Butan, Isobutan, Guten, Isobuten, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, n-Hexan, Heptan und Petrolether, bestehen.
  • Die durch Wärme expandierbaren Mikrokapseln können in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Grundmischung, eingesetzt werden. Wenn der Anteil der Mikrokapseln kleiner als 5 Gew.-% ist, kann das optische Erscheinungsbild des fertigen Produkts Mängel aufweisen. Wenn der Anteil an Mikrokapseln hingegen größer als 30 Gew.-% ist, kann sich das Expansionsvermögen verschlechtern. Die durch Wärme expandierbaren Mikrokapseln können daher in einem Anteil innerhalb des angegebenen Bereichs eingesetzt werden.
  • Das anorganische Füllmaterial (D) ist daneben ein Bestandteil, der dazu eingesetzt wird, um die Dispergierbarkeit bzw. Verteilbarkeit des Aufschäumers zu verbessern und eine Beeinflussung der anderen Bestandteile (A, B, und C) untereinander zu verhindern. In einer Form kann das anorganische Füllmaterial (D) wenigstens eine Verbindung umfassen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Magnesiumoxid, Calciumstearat, Wollastonit, Glimmererde, Siliziumdioxid bzw. Kieselgel, Calciumsilikat, Nano-Tonerden, Haarkristallen, Glasfasern, Kohlenstofffasern und Ruß (Carbon Black).
  • In diesem Fall kann das anorganische Füllmaterial in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Grundmischung, eingesetzt werden. Wenn der Anteil des anorganischen Füllmaterials kleiner als 1 Gew.-% ist, kann der Aufschäumer schlechter dispergiert werden. Wenn der Anteil des anorganischen Füllmaterials andererseits größer als 30 Gew.-% ist, kann die Verarbeitbarkeit abnehmen und die Mikrokapseln können beschädigt werden. Das anorganische Füllmaterial kann daher in einem Anteil innerhalb des angegebenen Bereichs eingesetzt werden.
  • Daneben kann die zum Herstellen der schäumbaren Grundmischung verwendete Mischung ferner wenigstens ein Additiv bzw. wenigstens einen Zusatzstoff enthalten, das bzw. der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidationsmittel, einem UV-Stabilisator, einem Flammschutzmittel, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Wärmestabilisator, einem Gleitmittel und einem antistatisch wirkenden Mittel.
  • Die schäumbare Grundmischung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner hergestellt werden, indem eine Mischung, in der ein Polyolefin-Harz, ein chemischer Aufschäumer, durch Wärme expandierbare Mikrokapseln und ein anorganisches Füllmaterial in vorbestimmten Mengen miteinander vermischt sind, geschmolzen und extrudiert wird.
  • Das Schmelzen und das Extrudieren können unter Verwenden eines Einzelschneckenextruders, eines Doppelschneckenextruders, einer Kneteinrichtung usw. erfolgen. In diesem Fall können das Schmelzen und das Extrudieren mit einer Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke von 50 bis 300 rpm (= U/min), einer Rückhaltezeit von 5 bis 90 Sekunden und bei einer Extrusionstemperatur von 180 bis 200°C erfolgen. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke kleiner als 50 U/min ist, kann die Dispergierbarkeit abnehmen, wohingegen der Aufschäumer seine Wirkung verlieren kann, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke größer als 300 U/min ist. Ferner kann die Dispergierbarkeit abnehmen, wenn die Rückhaltezeit unter 5 Sekunden liegt, wobei andererseits der Aufschäumer seine Wirkung verlieren kann, wenn die Rückhaltezeit länger als 90 Sekunden dauert. Das Schmelzen und das Extrudieren können daher bevorzugt innerhalb des angegebenen Bereichs erfolgen.
  • Wenn die Extrusionstemperatur kleiner als 180°C ist, können ferner die Extrudierbarkeit und das Produktionsvermögen abnehmen, wohingegen der Aufschäumer seine Wirkung verlieren kann, wenn die Extrusionstemperatur größer als 200°C ist. Das Schmelzen und das Extrudieren können daher innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs erfolgen.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt des Weiteren eine Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung bereit, wobei die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 1 bis 10 phr der schäumbaren Grundmischung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung, enthält.
  • Bei dem gegossenen Artikel, der hergestellt wurde, indem die vorstehend beschriebene, schäumbare Mischung mit einem Polyolefin-Harz vermischt wurde und die resultierende Mischung einem Schaumspritzgießen unterzogen wurde, können das optische Erscheinungsbild, die Dispergierbarkeit des Aufschäumers und die Gleichmäßigkeit des Ausmaßes der Aufschäumung im Vergleich zu einem gegossenen Artikel, der hergestellt wurde, indem ein chemischer Aufschäumer oder durch Wärme expandierbare Mikrokapseln mit einem Harz vermischt wurden und die resultierende Mischung einem Schaumspritzgießen unterzogen wurde, verbessert werden. Diese Ergebnisse lassen sich anhand einer Messung der physikalischen Eigenschaften, wie nachfolgend beschrieben ist, bestätigen.
  • Die schäumbare Grundmischung kann insbesondere in einer Menge von 1 bis 10 phr, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung, enthalten sein. Wenn der Anteil der schäumbaren Grundmischung kleiner als 1 phr ist, kann das Expansionsvermögen abnehmen. Wenn der Anteil der schäumbaren Grundmischung zum anderen größer als 10 phr ist, können die Wirtschaftlichkeit und die physikalischen Eigenschaften des fertigen Produkts abnehmen. Die schäumbare Grundmischung kann daher wünschenswerter Weise in einem Anteil innerhalb des angegebenen Bereichs eingesetzt werden. Hierbei kann die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung das Polyolefin-Harz (A) und das anorganische Füllmaterial (D), wie sie vorstehend beschrieben sind, umfassen und kann daneben noch ein Additiv enthalten.
  • Daneben weist der gegossene Artikel, der durch Mischen der Bestandteile der Zusammensetzung in den Anteilen innerhalb der angegebenen Bereiche und durch Unterziehen der resultierenden Mischung einem Schaumspritzgießen erhalten wurde, geschäumte Zellen auf, die eine Größe von 50 bis 400 μm besitzen und gleichmäßig in der Mischung verteilt sind. Wenn die Größe der geschäumten Zellen kleiner als 50 μm ist, kann keine zufriedenstellende Produktivität erreicht werden. Wenn die Größe der geschäumten Zellen andererseits größer als 400 μm ist, können die mechanischen Eigenschaften nicht hinreichend gut sein. Die geschäumten Zellen können daher mit einer im angegebenen Bereich liegenden Größe gebildet sein.
  • Ferner weist der spritzgegossene Artikel hinreichend gute mechanische Eigenschaften, zum Beispiel ein Biegemodul von 10.000 bis 25.000 kg/cm2, eine Zugfestigkeit von 100 bis 450 kg/cm2, eine Formbeständigkeitstemperatur von 80 bis 135°C, auf. Wenn der spritzgegossene Artikel derart gute mechanische Produkteigenschaften besitzt, kann er als Bestandteil in Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen vorgesehen sein.
  • Die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung, die die schäumbare Grundmischung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält, kann nach dem Schaumspritzgießen ein ausgezeichnetes Aufschäumungsverhalten und überragende Oberflächeneigenschaften zeigen, wodurch eine Direktmetallisierung des gegossenen Artikels möglich wird. Daneben kann die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, wie zum Beispiel als Bestandteil in Materialien für den Innenraum eines Fahrzeugs, wo sie die mechanischen Eigenschaften verbessern und ebenso die Erzeugung leichter Bauteile ermöglichen kann.
  • Im Folgenden werden eine oder mehrere Formen der vorliegenden Offenbarung anhand der folgenden Beispiele ausführlich beschrieben. Die Beispiele sollen den Zweck und Umfang der einen oder mehreren Formen der vorliegenden Offenbarung jedoch nicht einschränken.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Offenbarung und sollen diese in keiner Weise einschränken.
  • Beispiel 1 für eine Zubereitung
  • Es wurde eine Mischung, die durch Mischen der Bestandteile für die Zusammensetzung der Grundmischung mit den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Anteilen erhalten wurde, unter Verwenden eines Doppelschneckenextruders (mit einem Schneckendurchmesser von 30 mm, LD/40) unter den Bedingungen einer Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke von 100 U/min, einer Rückhaltezeit von 30 Sekunden und bei einer Extrusionstemperatur von 190°C spritzgegossen, wodurch eine schäumbare Grundmischung hergestellt wurde.
  • Vergleichsbeispiele 1 bis 3 für eine Zubereitung
  • Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden schäumbare Grundmischungen hergestellt, wobei die Bestandteile der Zusammensetzung und deren Anteile jedoch so waren, wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben ist. Tabelle 1
    Aspekt Beispiel 1 für eine Zubereitung Vergleichsbeispiel für eine Zubereitung
    1 2 3 4
    Zusammensetzung der Grundmischung Polypropylen1) 55 50 50 72 72
    Chemischer Aufschäume2) 20 5 40 3 20
    Durch Wärme expandierbare Mikrokapseln3) 20 40 5 20 3
    Anorganisches Füllmaterial4) 5 5 5 5 5
    Insgesamt (Einheit: Gew.-%) 100 100 100 100 100
    1) JM-370 (PP, Lotte Chemical Corp.) 2) H3510 (Natriumbicarbonat, ETWA) 3) EM-403 (Durch Wärme expandierbare Mikrokapseln, SEKIUI) 4) KC-400 (d50 8 μm Talk, Koch Co., Ltd.)
  • Beispiele 1 bis 4
  • Während die in Tabelle 2 angegebenen Polyolefin-Harz-Zusammensetzungen einem Schaumspritzgießen unter den Bedingungen einer Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke von 300 U/min, einer Rückhaltezeit von 20 Sekunden und einer Extrusionstemperatur von 180°C unter Verwenden eines Doppelschneckenextruders unterzogen wurden, wurde die schäumbare Grundmischung aus dem Beispiel 1 für eine Zubereitung zugegeben, um Proben herzustellen.
  • Vergleichsbeispiele 1 bis 10
  • Es wurden Proben mit der gleichen Größe und auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt, außer dass die Bestandteile der Zusammensetzung und ihre Anteile so waren, wie in der nachfolgend angegebenen Tabelle 2 aufgelistet ist. In den Vergleichsbeispielen 7 bis 10 wurden dann die in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 für eine Zubereitung hergestellten, schäumbaren Grundmischungen als schäumbare Grundmischungen verwendet. Genauer gesagt, wurde die schäumbare Grundmischung aus dem Vergleichsbeispiel 1 für eine Zubereitung als schäumbare Grundmischung im Vergleichsbeispiel 7 verwendet, die schäumbare Grundmischung aus dem Vergleichsbeispiel 2 für eine Zubereitung wurde als schäumbare Grundmischung im Vergleichsbeispiel 8 verwendet, die schäumbare Grundmischung aus dem Vergleichsbeispiel 3 für eine Zubereitung wurde als schäumbare Grundmischung im Vergleichsbeispiel 9 verwendet und die schäumbare Grundmischung aus dem Vergleichsbeispiel 4 für eine Zubereitung wurde als schäumbare Grundmischung im Vergleichsbeispiel 10 verwendet.
  • Die Zusammensetzungen aus den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 und die Anteile der Bestandteile sind in den nachfolgend angegebenen Tabellen 2 und 3 aufgelistet. Tabelle 2
    Aspekt Beispiel
    1 2 3 4
    Polyolefin-Harz-Zusammensetzung Polypropylen1) Gew.-% 80 80 70 70
    Kautschuk2) Gew.-% 10 10 15 15
    Anorganisches Füllmaterial3) Gew.-% 10 10 15 15
    Insgesamt Gew.-% 100 100 100 100
    Aufschäumer Chemischer Aufschäumer4) phr - - - -
    Durch Wärme expandierbare Mikrokapseln5) phr - - - -
    Schäumbare Grundmischung6) phr 2,5 5 2,5 5
    1) JM-370 (PP, Lotte Chemical Corp.) 2) EG-8842 (EOR, DOW) 3) KC-400 (d50 8 μm Talk, Koch Co., Ltd.) 4) H3510 (Natriumbicarbonat, EIWA) 5) EM-403 (Durch Wärme expandierbare Mikrokapseln, SEKISUI) 6) Schäumbare Grundmischung: 55 Gew.-% Polyethylen mit geringer Dichte (Low-Density-Polyethylen, LDPE), 20 Gew.-% Natriumbicarbonat, 20 Gew.-% EM-403 und 5 Gew.-% Talk
  • Figure DE102015225454A1_0002
  • Versuchsbeispiele
  • Versuchsbeispiel: Messung der physikalischen Eigenschaften
  • Die in den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 hergestellten Proben wurden geprüft, um ihre physikalischen Eigenschaften mit Hilfe der nachfolgend angegebenen Messverfahren zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 4 und 5 angegeben.
    • 1) Die Zugfestigkeit (Streckgrenze) wurde gemäß einem unter ASTM D638 spezifizierten Bewertungsverfahren gemessen.
    • 2) Das Biegemodul wurde gemäß einem unter ASTM D790 spezifizierten Bewertungsverfahren gemessen.
    • 3) Die Izod-Schlagzähigkeit wurde gemäß einem unter ASTM D256 spezifizierten Bewertungsverfahren gemessen.
    • 4) Das optische Erscheinungsbild wurde durch Berechnen eines Mittelwertes aus fünf Beurteilungen durch Qualitätsprüfer bestimmt.
    • 5) Der mittlere Durchmesser der geschäumten Zellen mit einer Größe von 1 × 1 cm wurde mit Hilfe eines Lichtmikroskops bestimmt.
    Tabelle 4
    Aspekt Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4
    Physikalische Eigenschaften Zugfestigkeit (Streckgrenze) kg/cm2 205 225 230 265
    Biegemodul kg/cm2 22.500 23.600 23.400 24.600
    Izod-Schlagzähigkeit (bei 23°C) kg·cm/cm 20 22 25 27
    Optisches Erscheinungsbild °C sehr gut gut sehr gut gut
    Mittlerer Durchmesser der geschäumten Zellen μm 141 135 130 122
    Figure DE102015225454A1_0003
  • Wie aus den Tabellen 4 und 5 zu sehen ist, weisen die Proben aus den Beispielen 1 bis 4, in denen die schäumbare Grundmischung in der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung verwendet wurde, im Vergleich zu den Proben aus den Vergleichsbeispielen 1 bis 6, in denen nur der chemische Aufschäumer oder die durch Wärme expandierbaren Mikrokapseln verwendet wurden, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise eine ausgezeichnete Zugfestigkeit, ein ausgezeichnetes Biegemodul, eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit, ein ausgezeichnetes optisches Erscheinungsbild und sehr gleichmäßig geschäumte Zellen, auf.
  • Daneben konnte festgestellt werden, dass die mechanischen Eigenschaften und das Aufschäumungsverhalten verbessert wurden, wenn die Anteile des Füllmaterials und des Kautschuks in dem Polyolefin-Harz erhöht wurden. Zudem war zu erkennen, dass sich die physikalischen Eigenschaften und das optische Erscheinungsbild in den Vergleichsbeispielen 7 bis 10 verschlechterten, was beweist, dass der Aufschäumer nicht im richtigen Anteil eingesetzt worden war.
  • Die 1 zeigt daneben eine Aufnahme der Querschnitte der Proben, die in Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, unter einem Lichtmikroskop. Wie in der 1 gezeigt ist, ist zu erkennen, dass die geschäumten Zellen in den Proben des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung gleichmäßig gebildet worden waren.
  • Des Weiteren zeigt die 2 eine Aufnahme, die durch Fotografieren des äußeren Erscheinungsbildes der in Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Proben erhalten wurde. Wie in der 2 gezeigt ist, ergab sich, dass die Proben aus dem Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein ausgezeichnetes, optisches Erscheinungsbild zeigten, da schon bei Betrachtung mit dem bloßen Auge weniger Gasschlieren und Verwirbelungsstreifen zu sehen waren.
  • Die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung, die die schäumbare Grundmischung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält, weist daher hinreichend gute mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Zugfestigkeit, Biegemodul und Schlagfestigkeit, sowie ein besseres optisches Erscheinungsbild auf, da die geschäumten Zellen gleichmäßig verteilt sind und mit einer Größe in einem Bereich von 50 bis 400 μm gebildet wurden. Die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung war daher besser als Bestandteil von Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen geeignet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann die schäumbare Grundmischung gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung das Aufschäumungsverhalten des Polyolefin-Harzes verbessern und weist daher ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Zugfestigkeit, Biegemodul und Schlagfestigkeit, auf, weil die geschäumten Zellen beim Schaumspritzgießen gleichmäßig innerhalb eines Größenbereichs von 50 bis 400 μm verteilt werden. Daneben besitzt die schäumbare Grundmischung ein besseres optisches Erscheinungsbild und ist daher besser als Bestandteil von Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen geeignet.
  • Daneben kann ein gegossener Artikel, der erhalten wurde, indem die Polyolefin-Harz-Zusammensetzung gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung einem Schaumspritzgießen unterzogen wurde, als Bestandteil von Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen eingesetzt werden. Der gegossene Artikel kann deshalb von Nutzen sein, weil er eine hinreichend gute gleichmäßige Verteilung und hinreichend gute mechanische Eigenschaften der geschäumten Zellen aufweist und dazu noch die Kraftstoffeffizienz der Fahrzeuge verbessert, da er die Erzeugung leichter Bauteile ermöglicht.
  • Die Beschreibung der Offenbarung ist lediglich als Beispiel zu verstehen, so dass Variationen, die nicht von den Grundlagen der Offenbarung abweichen, ebenfalls im Umfang der Offenbarung enthalten sind. Diese Variationen sind nicht als Abweichung vom eigentlichen Sinn und Umfang der Offenbarung zu verstehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-1007763 [0021]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ASTM D638 [0049]
    • ASTM D790 [0049]
    • ASTM D256 [0049]

Claims (11)

  1. Schäumbare Grundmischung, hergestellt durch Schmelzen und Extrudieren einer Mischung, die ein Polyolefin-Harz enthält, wobei die Mischung enthält: (A) 10 bis 89 Gew.-% eines Polyolefin-Harzes; (B) 5 bis 30 Gew.-% eines chemischen Aufschäumers; (C) 5 bis 30 Gew.-% durch Wärme expandierbarer Mikrokapseln; und (D) 1 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials.
  2. Schäumbare Grundmischung nach Anspruch 1, wobei das Polyolefin-Harz (A) wenigstens eines enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem zufälligen Copolymer, das durch Polymerisation eines Comonomers gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Homo-Polypropylen (Homo-PP), Propylen, Ethylen, Butylen und Octen, einem Block-Copolymer, das durch Mischen eines Ethylen-Propylen-Kautschuks mit Polypropylen gebildet ist, und einem Copolymer aus Polyethylen, Ethylenvinylacetat und α-Olefin.
  3. Schäumbare Grundmischung nach Anspruch 1, wobei der chemische Aufschäumer (B) wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Azodicarbonamid, p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), p-Toluolsulfonylhydrazid, Benzolsulfonylhydrazid, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, p-Toluolsulfonylsemicarbazid, 5-Phenyltetrazol, Natriumbicarbonat, Zinkdibenzolsulfinat und Zinkditoluolsulfinat.
  4. Schäumbare Grundmischung nach Anspruch 1, wobei die durch Wärme expandierbaren Mikrokapseln (C) aus einer Schale, die ein Polymerisationsprodukt enthält, das ein eine Nitrilgruppe enthaltenden Acrylmonomer und ein eine Amidgruppe enthaltendes Acrylmonomer enthält; und einem Kern, der eine flüchtige Flüssigkeit enthält, die wenigstens einen Kohlenwasserstoff mit einem geringen Molekulargewicht umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen, Propan, Propen, n-Butan, Isobutan, Buten, Isobuten, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, n-Hexan, Heptan und Petrolether, bestehen.
  5. Schäumbare Grundmischung nach Anspruch 4, wobei das anorganische Füllmaterial (D) wenigstens eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Magnesiumoxid, Calciumstearat, Wollastonit, Glimmererde, Siliziumdioxid, Calciumsilikat, Nano-Tonerden, Haarkristallen, Glasfasern, Kohlenstofffasern und Ruß.
  6. Schäumbare Grundmischung nach Anspruch 1, ferner enthaltend wenigstens eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidationsmittel, einem UV-Stabilisator, einem Flammschutzmittel, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Wärmestabilisator, einem Gleitmittel und einem antistatisch wirkenden Mittel.
  7. Polyolefin-Harz-Zusammensetzung mit einem ausgezeichneten Expansionsvermögen und ausgezeichneten Eigenschaften für eine Direktmetallisierung, enthaltend – bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung – 1 bis 10 phr der schäumbaren Grundmischung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
  8. Spritzgegossener Artikel, hergestellt durch Schaumspritzgießen der Polyolefin-Harz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 7.
  9. Spritzgegossener Artikel nach Anspruch 8, wobei der spritzgegossene Artikel ein Biegemodul von 10.000 bis 25.000 kg/cm2, eine Zugfestigkeit von 100 bis 450 kg/cm2 und eine Formbeständigkeitstemperatur von 80 bis 135°C aufweist.
  10. Spritzgegossener Artikel nach Anspruch 8, wobei der spritzgegossene Artikel ein Bestandteil von Materialien für den Innenraum/das Äußere von Fahrzeugen ist.
  11. Spritzgegossener Artikel nach Anspruch 7, wobei der spritzgegossene Artikel geschäumte Zellen mit einer Größe von 50 bis 450 μm aufweist.
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