DE102016124540A1

DE102016124540A1 - Zusammensetzungen aus Polypropylen mit exzellenter taktiler Empfindung und Dimensionsstabilität

Info

Publication number: DE102016124540A1
Application number: DE102016124540.2A
Authority: DE
Inventors: Han Ki LEE; Jung Gyun Noh; Hak Soo Kim; Kyung Soon JANG; Yong Ho Kim; Dong Han Kim; Woong Jae Boo; Byung Wook Kang; Seung Joon Lee; Won Gil Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Seoyon E Hwa Co Ltd; GS Caltex Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Seoyon E Hwa Co Ltd; GS Caltex Corp; Kia Corp
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: US10550250B2; CN107337841A; US20170313864A1; CN107337841B; KR20170124176A; KR101836627B1; DE102016124540B4

Abstract

Eine Zusammensetzung aus einem hochsteifen Polypropylenkompositharz, welche eine exzellente taktile Empfindung bereitstellt und eine exzellente Dimensionsstabilität hat, und insbesondere eine Zusammensetzung des Polypropylenkompositharzes, welche eine exzellente taktile Empfindung bereitstellt, beispielsweise wie ein thermoplastischer Gummi, eine exzellente Schlagzähigkeit und Steifigkeit aufweist und eine niedrige Schrumpfungsanisotropie hat, kann aufweisen: eine Polypropylenharzzusammensetzung A, aufweisend: (a-1) von 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, wobei das Polypropylenharz als eines oder mehrere aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer besteht, welches einen Ethylenanteil von 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials, und eine Polypropylenharzzusammensetzung B, aufweisend: (b-1) von 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, welches einen Ethylenanteil von 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, welcher eine Kristallbereichsgröße von 10 bis 50 nm hat, (b-3) von 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.

Description

Hintergrund
Gebiet der Erfindung/Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft Zusammensetzungen aus hochsteifem Polypropylenkompositharz mit exzellenter taktiler Empfindung und Dimensionsstabilität. Insbesondere betrifft es Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes mit exzellenter taktiler Empfindung, beispielsweise wie ein thermoplastischer Gummi, Schlagzähigkeit und Steifigkeit und einer niedrigen Schrumpfungsanisotropie.
Beschreibung der bezogenen Technik
So wie umweltfreundliche Fahrzeuge für die Hersteller an Bedeutung gewinnen, ist ein Forschungsbedarf für Fahrzeugkomponenten unter Verwendung von hochfunktionalem Kunststoff gestiegen. Im Allgemeinen variiert eine Oberflächenbehandlung von Außenkomponenten bei Fahrzeugen gemäß dem Fahrzeugmodell. In dem Fall von niedrigpreisigen Fahrzeugmodellen ist Lackieren oder Nicht-Lackieren üblich, und in dem Fall von teuren Fahrzeugmodellen werden ein Inder-Form-Strukturierverfahren (z.B. engl.: in mould graining method) und ein (Hinter-)Spritzgießen mit/von thermoplastischem Gummi verwendet. In dem Fall von hochklassigen Fahrzeugen werden hochqualitative Materialien, wie beispielsweise Lederabdeckungen oder Polyurethanschäume, häufig verwendet.
Jedoch kommt in dem Fall eines Oberflächenbehandlungsverfahrens ein separater Vorgang hinzu, sind Kosten des Rohmaterials gesteigert und werden viele Umweltprobleme verursacht. Deshalb gibt es Aspekte beim Oberflächenbehandlungsverfahren, welche dem weltweiten Trend zur Umweltfreundlichkeit bei den Fahrzeugherstellern entgegenstehen.
Um dies zu überwinden, werden Zusammensetzungen aus Polypropylenkompositharz vorgeschlagen, insbesondere Polypropylenkompositharze, welche hinsichtlich Formbarkeit, taktiler Empfindung und Kratz- bzw. Abriebwiderstandsfähigkeit exzellent sind sowie eine verbesserte Steifigkeit und Schlagzähigkeit haben, wenn sie mit Langfasern und einem thermoplastischen Elastomer gemischt sind. Jedoch ist beim Abkühlen im Verfahren des Herstellens des tatsächlichen Produkts die Schrumpfungsanisotropie groß. Deshalb kann die Zusammensetzung die Funktion des Produkts negativ beeinflussen und kann die Steifigkeit der Zusammensetzung verglichen mit anderen Kompositharzzusammensetzungen unzureichend sein, welche in der bezogenen Technik verwendet werden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an Forschung für Zusammensetzungen aus Polypropylenkompositharz, welche für Außenkomponentenmaterialien bei Fahrzeugen geeignet sind, insbesondere für funktionale Komponenten.
Die obigen in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur dem verbesserten Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen enthalten, welche keinen Stand der Technik bilden, der dem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
Erläuterung der Erfindung/Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung wurde in einem Bestreben getätigt, um die oben beschriebenen Probleme die bezogene Technik betreffend zu lösen.
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung wurde in einem Bestreben getätigt, um Zusammensetzungen aus Polypropylenkompositharz bereitzustellen, welche in der Lage sind, einen hochqualitativ geformten (z.B. (Spritz-)Gegossenen) Gegenstand bereitzustellen, welcher eine exzellente taktile Empfindung (z.B. eine Berührungsempfindung) bereitstellt und eine exzellente Steifigkeit, Schlagzähigkeit und Dimensionsstabilität (z.B. Formstabilität) hat.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen eines hochsteifen Polypropylenkompositharzes mit exzellenter taktiler Empfindung (z.B. einer haptischen Wahrnehmung) und Dimensionsstabilität (z.B. Formstabilität) bereit, wobei die Zusammensetzung aufweist: eine Polypropylenharzzusammensetzung A, welche (a-1) von (z.B. in etwa) 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, welches als eine oder mehrere Arten aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer besteht, welches einen Ethylenanteil von (z.B. in etwa) 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von (z.B. in etwa) 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches (z.B. in etwa) 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von (z.B. in etwa) 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials aufweist, und eine Polypropylenharzzusammensetzung B, welche (b-1) von (z.B. in etwa) 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, welches einen Ethylenanteil von (z.B. in etwa) 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von (z.B. in etwa) 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, welcher eine Kristallbereichsgröße auf (z.B. in etwa) 10 bis 50 nm eingestellt hat (z.B. welcher eine Kristallitgröße von in etwa 10 bis 50 nm hat), (b-3) von (z.B. in etwa) 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von (z.B. in etwa) 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise ein Gewichtsverhältnis der Polypropylenharzzusammensetzung A zur Polypropylenharzzusammensetzung B in etwa 1:3,5 bis 1:1 sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zum Beispiel im modifizierten Polypropylen (a-2) das Polypropylen-Copolymer eine oder mehrere polare Gruppen aufweisen, welche aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus ungesättigten Carbonsäuren, Derivaten von ungesättigten Carbonsäuren und organischen Silanverbindungen bestehen.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise das Langfaser-Verstärkungsmaterial (a-3) als eine oder mehrere Arten aus einer Gruppe ausgewählt sein, die aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Polymerfasern, Basaltfasern, Naturfasern und Metallfasern besteht.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zum Beispiel das Langfaser-Verstärkungsmaterial (a-3) eine Länge von (z.B. in etwa) 4 bis 21 mm haben, z.B. in etwa 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder in etwa 21 mm.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der anorganische Füllstoff beispielsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von (z.B. in etwa) 10 µm oder weniger haben und kann als eine oder mehrere Arten aus einer Gruppe ausgewählt sein, die aus Talk, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Glaskugeln (z.B. Glashohlkugeln) und Glasperlen besteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung einen gegossenen (z.B. spritzgegossenen) Gegenstand (z.B. eine Fahrzeugkomponente) bereitstellen, welcher aus den Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes gemacht ist (z.B. die Zusammensetzung(en) aufweist).
Die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes gemäß der vorliegenden Erfindung haben eine exzellente Schlagzähigkeit und Steifigkeit sowie stellen eine exzellente taktile Empfindung, wie beispielsweise ein thermoplastischer Gummi, und eine geringe Schrumpfungsanisotropie bereit. Deshalb können die Zusammensetzungen eine exzellente Formbarkeit (z.B. Fähigkeit, (spritz-)gegossen zu werden) beibehalten und können als eine Komponente geformt (z.B. (spritz-)gegossen) werden. Darüber hinaus stellen die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes eine exzellente taktile Empfindung bereit, um ein hochqualitatives Material ohne einen separaten Lackier- bzw. Beschichtungsvorgang zu erstellen, und stellen exzellente Eigenschaften und Dimensionsstabilität (z.B. Formstabilität) als eine Fahrzeugkomponente bereit (z.B. hat die Fahrzeugkomponente eine hohe Maßhaltigkeit).
Die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes gemäß der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Fahrzeugkomponenten zu ersetzen, die aus einem thermoplastischen Elastomer (hinter-)spritzgegossen sind oder durch Lackieren des Innenraums (des Fahrzeugs) erzielt werden. Die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes können unter Verwendung eines einfachen Vorgangs hergestellt werden, können Kosten reduzieren und sind umweltfreundlich.
Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend beschrieben.
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-M“ oder irgendwelche anderen, ähnliche Begriffe, welche hier verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, sowie z.B. Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, sowie auch z.B. Flugzeuge und dergleichen, und ferner auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden). Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend beschrieben.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
Die vorliegende Erfindung stellt Zusammensetzungen eines hochsteifen Polypropylenkompositharzes mit exzellenter taktiler Empfindung und Dimensionsstabilität bereit. Die Zusammensetzungen können aufweisen: eine Polypropylenharzzusammensetzung A, welche (a-1) von (z.B. in etwa) 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, wobei das Polypropylenharz als eine oder mehrere Arten aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer besteht, welches einen Ethylenanteil von (z.B. in etwa) 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von (z.B. in etwa) 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches (z.B. in etwa) 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von (z.B. in etwa) 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials aufweist, und eine Polypropylenharzzusammensetzung B, welche (b-1) von (z.B. in etwa) 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, welches einen Ethylenanteil von (z.B. in etwa) 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von (z.B. in etwa) 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, welcher eine Kristallbereichsgröße auf (z.B. in etwa) 10 bis 50 nm eingestellt hat, (b-3) von (z.B. in etwa) 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von (z.B. in etwa) 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs aufweist.
Nachfolgend sind die Zusammensetzungen des hochsteifen Polypropylenkompositharzes mit exzellenter taktiler Empfindung und Dimensionsstabilität gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen auf: eine Polypropylenharzzusammensetzung A, welche (a-1) von in etwa 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, wobei das Polypropylenharz als eine oder mehrere Arten aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer besteht, welches einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von in etwa 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches in etwa 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von in etwa 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials aufweist, und eine Polypropylenharzzusammensetzung B, welche (b-1) von in etwa 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, das einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von in etwa 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, welcher eine Kristallbereichsgröße auf in etwa 10 bis 50 nm eingestellt hat (z.B. welcher eine Kristallitgröße von in etwa 10 bis 50 nm hat), (b-3) von in etwa 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von in etwa 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs aufweist.
Die Zusammensetzungen aus Polypropylenkompositharz, welche hier beschrieben sind, stellen eine exzellente taktile Empfindung bereit, wie beispielsweise thermoplastischer Gummi, und weisen eine exzellente Schlagzähigkeit und Steifigkeit, und eine niedrige Schrumpfungsanisotropie auf und haben deshalb eine exzellente Dimensionsstabilität, trotz dass sie als Fahrzeugkomponenten geformt (z.B. spritzgegossen) werden. Die Zusammensetzungen können hergestellt werden durch Einführen von Langfasern in ein Polypropylenharz und Kombinieren mit einem Polypropylenharz in einem vorbestimmten Verhältnis, das mit einem thermoplastischen Gummi und einem anorganischen Füllstoff gemischt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen eines Polypropylenkompositharzes, welche zahlreiche Typen von Additiven aufweisen. Die Additive können physisch eingeführt werden durch Mischen eines Pellets A, das ein Polypropylenharz und Langfasern aufweist, mit einem Pellet B, das ein Polypropylenharz, einen thermoplastischen Gummi und einen anorganischen Füllstoff aufweist, durch einen Strangzieh-Imprägnierungs- bzw. Benetzungsvorgang (z.B. werden die Langfasern mit dem Harz und den Additiven benetzt).
Das Pellet A kann hergestellt sein aus einer Polypropylenharzzusammensetzung A, welche aufweist: (a-1) von in etwa 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, welches eine Mischung aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer aufweist, das einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von in etwa 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches in etwa 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von in etwa 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials.
Im Detail wird das Polypropylenharz (a-1) als ein Imprägnierharz des Pellets A verwendet. Das Polypropylenharz (a-1) ist ein hochkristallines Polymer, welches aus Homo-Polypropylen, das nur Propylen als ein Monomer aufweist, und aus einem Propylen-Ethylen-Copolymer gebildet ist, welches Propylen und Ethylen als Monomere aufweist. Die beiden Polymere können allein oder in Kombination aus dem Polypropylen und dem Propylen-Ethylen-Copolymer verwendet werden.
Das Homo-Polypropylen hat einen Schmelz- bzw. Schmelzflussindex (im Weiteren kurz: Schmelzindex) von in etwa 40 g/ 10 min (z.B. g/min) bis etwa 1300 g/ 10 min (z.B. g/min) (z.B. in etwa 40, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200 oder in etwa 1300 g/ 10 min (z.B. g/min)), und insbesondere von in etwa 45 g/ 10 min (z.B. g/min) bis zu in etwa 1100 g/ 10 min (z.B. g/min) (z.B. in etwa 45, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 oder in etwa 1100 g/ 10 min (z.B. g/min)).
Wenn der Schmelzindex niedriger ist als in etwa 40 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), können eine Fließfähigkeit, eine Formbarkeit (z.B. Spritzgießbarkeit) und eine Imprägnierfähigkeit der Langfasern verschlechtert sein und kann eine Steifigkeit abnehmen. Wenn der Schmelzindex größer ist als in etwa 1300 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), ist die (z.B. Oberflächen-)Schlagzähigkeit verschlechtert und nimmt eine Schrumpfungsrate zu.
Das Homo-Polypropylen kann einen Polydispersitätsindex (PDI) von in etwa 2 bis 4 haben (z.B. in etwa 2, 3 oder in etwa 4). Wenn der PDI geringer ist als 2, ist die Verarbeitbarkeit verschlechtert, und, wenn der PDI gleich oder größer ist als 4, sind die Steifigkeit und die Dimensionsstabilität korrespondierend zu einem Anstieg der Schrumpfungsanisotropie verschlechtert.
Das Propylen-Ethylen-Copolymer hat vorzugsweise einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 10, in etwa 15, 20, in etwa 25 oder in etwa 30 Gew.-%), und bevorzugt von etwa 5 bis 20 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 10, in etwa 15 oder in etwa 20 Gew.-%). Wenn der Ethylenanteil geringer ist als in etwa 5 Gew.-%, ist die Schlagzähigkeit als eine wesentliche Eigenschaft verschlechtert, und, wenn der Ethylenanteil größer ist als in etwa 30 Gew.-%, sind die Steifigkeit und die Dimensionsstabilität des Endprodukts verschlechtert. In beispielhaften Ausführungsformen ist die (z.B. spezifische) Dichte des Copolymers in etwa 0,89 bis in etwa 0,91 g/cm³ und ist der Schmelzindex in etwa 25 g/ 10 min (z.B. g/min) bis in etwa 105 g/ 10 min (z.B. g/min), und bevorzugt von in etwa 30 g/ 10 min (z.B. g/min) bis in etwa 100 g/ 10 min (z.B. g/min) (z.B. in etwa 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder in etwa 100 g/ 10 min (z.B. g/min)). Wenn der Schmelzindex geringer ist als in etwa 25 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), ist die Formbarkeit verschlechtert, und, wenn der Schmelzindex größer ist als in etwa 105 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), sind Izod- und (z.B. Oberfläche-)Schlagzähigkeitseigenschaften verschlechtert.
Ein Mischungsverhältnis der Mischung des Homo-Polypropylens und des Propylen-Ethylen-Copolymers ist in etwa 95 bis 75 Gew.-% des Propylen-Ethylen-Copolymers mit in etwa 5 bis 25 Gew.-% des Homo-Polypropylens, und in einigen Fällen in etwa 95 bis 80 Gew.-% (z.B. in etwa 95, 94, 93, 92, 91, 90, 89, 88, 87, 86, 85, 84, 83, 82, 81 oder in etwa 80 Gew.-%) des Propylen-Ethylen-Copolymers mit in etwa 5 bis 20 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder in etwa 20 Gew.-%) des Homo-Polypropylens.
Das Homo-Polypropylen ist bedeutend, um die Steifigkeit zu steigern und eine exzellente Formbarkeit und Dimensionsstabilität sicherzustellen, und das Propylen-Ethylen-Copolymer steigert die Izod- und (z.B. Oberflächen-)Schlagzähigkeitseigenschaften, und deshalb sind die beiden Komponenten gemischt, um sich innerhalb eines gewünschten Bereichs zu ergänzen.
In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die Zusammensetzungen auf: von in etwa 23 bis 60 Gew.-% (z.B. in etwa 23, 25, 30, 33, 35, 37, 40, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 57 oder in etwa 60 Gew.-%) Polypropylenharz, welches eine Mischung aus dem Homo-Polypropylen und dem Propylen-Ethylen-Copolymer aufweist, das einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 10, 15, 20, 25 oder 30 Gew.-%) aufweist.
Wenn das Polypropylenharz geringer ist als in etwa 23 Gew.-% (z.B. dessen Anteil an der Zusammensetzung), werden die Langfasern beim Strangzieh-Imprägnierungsvorgang nicht effizient imprägniert, und, wenn das Polypropylenharz größer ist als in etwa 60 Gew.-%, ist die Schrumpfungsanisotropie gesteigert, ist eine Verzerrung des geformten Gegenstands (z.B. Fahrzeugkomponente) schwerwiegend und sind Eigenschaften wie beispielsweise Steifigkeit und Schlagzähigkeit verschlechtert. Deshalb befindet sich das Polypropylenharz (z.B. dessen Gewichtsanteil an der Zusammensetzung) im offenbarten Bereich von in etwa 23 bis 60 Gew.-% (z.B. in etwa 23, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 oder in etwa 60 Gew.-%).
Im modifizierten Polypropylenharz (a-2) kann die polare Gruppe von in etwa 5 bis 10 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 6, 7, 8, 9 oder in etwa 10 Gew.-%) haben, und bevorzugt von in etwa 5 bis 8, 5 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5, 8 oder in etwa 8.5 Gew.-%). Wenn die polare Gruppe geringer ist als in etwa 5 Gew.-%, ist die Kompatibilität des anorganischen Füllstoffs, des Langfaser-Verstärkungsmaterials und des Polypropylenharzes verschlechtert, und, wenn die polare Gruppe größer ist als in etwa 10 Gew.-%, entstehen Sprödigkeitsprobleme und steigt ein Wasseranteil. Weiter kann/können im modifizierten Polypropylen eine oder mehrere Arten im Polypropylen-Polymer beinhaltet sein, welche aus der Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus ungesättigten Carbonsäuren, Derivaten von ungesättigten Carbonsäuren und organischen Silanverbindungen besteht.
Das modifizierte Polypropylenharz kann von in etwa 1 bis 7 Gew.-% (z.B. in etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder in etwa 7 Gew.-%) enthalten sein, und bevorzugt von in etwa 1 bis 6,5 Gew.-% (z.B. in etwa 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6 oder in etwa 6,5 Gew.-%). Wenn der Anteil des modifizierten Polypropylenharzes geringer ist als in etwa 1 Gew.-%, ist die Dispergierbarkeit des anorganischen Füllstoffs und des Langfaser-Verstärkungsmaterials verschlechtert, und deshalb sind die Eigenschaften des geformten (z.B. (hinter-)spritzgegossenen) Gegenstands (z.B. der Komponente) nicht einheitlich, wird lokal eine Aggregation erzeugt, kann das modifizierte Polypropylenharz an der Oberfläche des geformten Gegenstands gesehen werden und werden Fehler/Fehlstellen im geformten Gegenstand erzeugt. Wenn der Anteil des modifizierten Polypropylenharzes größer ist als in etwa 7 Gew.-%, treten Sprödigkeitsprobleme auf und ist der Wasseranteil gesteigert.
Das Langfaser-Verstärkungsmaterial (a-3) hat vorzugsweise eine Länge von in etwa 4 bis 21 mm (z.B. in etwa 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder ein etwa 21 mm). Wenn die Länge des Langfaser-Verstärkungsmaterials geringer ist als in etwa 4 mm, nimmt die Länge der im Produkt verbleibenden Fasern nach dem Formen (z.B. Spritzgießen) ab, und deshalb wirken die Langfasern nicht mehr als Verstärkungsmaterial. Deshalb sind die Steifigkeit und die Schlagzähigkeit verschlechtert und ist die Schrumpfungsrate gesteigert. Wenn die Länge davon größer ist als in etwa 21 mm, wird ein Rohmaterial während des Verarbeitens nicht sanft eingespritzt, und deshalb ist die Produktivität gesenkt.
Der Anteil eines gebündelten (z.B. agglomerierten) Materials (z.B. von Faserbündel) im Langfaser-Verstärkungsmaterial ist in etwa von 1 bis 3 Gew.-% (z.B. in etwa 1, 2 oder in etwa 3 Gew.-%), und bevorzugt von in etwa 1 bis 2,8 Gew.-% (z.B. in etwa 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7 oder in etwa 2,8 Gew.-%). Wenn der Anteil des gebündelten Materials größer ist als in etwa 3 Gew.-%, sind Eigenschaften des geformten Gegenstands verschlechtert und ist die Sprödigkeit gesteigert.
Das Langfaser-Verstärkungsmaterial kann eine oder mehrere Arten verwenden, welche aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Polymerfasern, Basaltfasern, Naturfasern, Metallfasern und Mischungen daraus besteht. In einigen Ausführungsformen haben die Glasfasern bevorzugt einen Durchmesser von etwa 10 bis 30 µm (z.B. etwa 10, 15, 20, 25 oder in etwa 30 µm). Wenn der Durchmesser der Glasfasern geringer ist als in etwa 10 µm, besteht dahingehend ein Problem, dass ein einzelner Faden / ein einzelnes Garn erzeugt wird, wenn das Produkt durch Extrudieren hergestellt wird, und, wenn der Durchmesser davon größer ist als in etwa 30 µm, besteht dahingehend ein Problem, dass eine Verarbeitbarkeit und eine Imprägnierung verschlechtert sind. Als solches sind Glasfasern mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 30 µm bevorzugt.
Das Pellet B kann aus einer Polypropylenharzzusammensetzung B gemacht sein, welche aufweist: (b-1) von in etwa 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, das einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von in etwa 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, von welchem eine Kristallbereichsgröße auf in etwa 10 bis 50 nm eingestellt ist, (b-3) von in etwa 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von in etwa 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.
Das Propylen-Ethylen-Copolymer kann einen Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% (z.B. in etwa 5, 10, 15, 20, 25 oder in etwa 30 Gew.-%) aufweisen, und bevorzugt von in etwa 15 bis 30 Gew.-% (z.B. in etwa 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 oder in etwa 30 Gew.-%). Wenn der Ethylenanteil geringer ist als in etwa 5 Gew.-%, ist die Schlagzähigkeit als eine wesentliche Eigenschaft verschlechtert, und, wenn der Ethylenanteil größer ist als in etwa 30 Gew.-%, sind die Steifigkeit und die Dimensionsstabilität des Endprodukts verschlechtert. Ein Propylen-Ethylen-Copolymer mit einem Ethylenanteil von in etwa 5 bis 30 Gew.-% ist geeignet. In einigen Ausführungsformen beträgt die (z.B. spezifische) Dichte des Copolymers in etwa 0,89 bis 0,91 g/cm³ und ist der Schmelzindex von in etwa 25 g/ 10 min (z.B. g/min) bis in etwa 105 g/ 10 min (z.B. g/min), und bevorzugt von etwa 30 g/ 10 min (z.B. g/min) bis 100 g/ 10 min (z.B. g/min). Wenn der Schmelzindex geringer ist als in etwa 25 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), ist die Formbarkeit (z.B. (Spritz-)Gießbarkeit) verschlechtert, und, wenn der Schmelzindex größer ist als in etwa 105 g/ 10 min (z.B. g/min) (bei 230 °C, 2,16 kg), sind die Izod- und (z.B. Oberflächen-)Schlagzähigkeitseigenschaften verschlechtert.
Das Propylen-Ethylen-Copolymer kann in etwa mit 16 bis 30 Gew.-% (z.B. in etwa 16, 20, 25 oder in etwa 30 Gew.-%) enthalten sein, und bevorzugt in etwa mit 16 bis 24 Gew.-% (z.B. in etwa 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 oder in etwa 24 Gew.-%). Wenn der Anteil des Propylen-Ethylen-Copolymers geringer ist als in etwa 16 Gew.-%, sind die Izod- und (Oberflächen-)Schlagzähigkeitseigenschaften unzureichend, und, wenn der Anteil davon größer ist als in etwa 30 Gew.-%, sind die Formbarkeit und die Dimensionsstabilität verschlechtert, und deshalb kann die Funktion der Komponente nicht ausgeführt werden.
Im thermoplastischen Gummi (b-2) kann die Größe von Kristallen in einem Bereich von etwa 10 bis 50 nm (z.B. in etwa 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 oder in etwa 50 nm) bevorzugt eingestellt sein. Der thermoplastische Gummi spielt in der vorliegenden Erfindung eine bedeutende Rolle beim Bereitstellen der exzellenten taktilen Empfindung und dient, um eine Schrumpfungsanisotropie zu minimieren durch Bereitstellen der exzellenten Dimensionsstabilität. Die Kristallgröße ist auf einen Bereich von in etwa 10 bis 50 nm beschränkt, und deshalb ist der Schmelzpunkt Tm in etwa 130 bis 170 °C (z.B. in etwa 130, 140, 150, 160 oder in etwa 170 °C) und ist die (z.B. spezifische) Dichte in etwa 0,86 bis 0,87 g/cm³. Wenn die Kristall- bzw. Kristallitgröße geringer ist als in etwa 10 nm, ist die Kristallisation exzessiv gesenkt, und deshalb sind die Steifigkeit und die Dimensionsstabilität verschlechtert, und, wenn die Kristallgröße größer ist als in etwa 50 nm, ist die Formbarkeit schlecht und ist die Dimensionsstabilität verschlechtert. In einigen Fällen, wenn sich die Kristallgröße im bevorzugten Bereich befindet, ist die Elastizität in einem Nicht-Kristall-Bereich am effizientesten gesteigert und ist eine Schlagzähigkeit exzellent. Zusätzlich ist der Bereich des Schmelzpunktes geringer als bei einer gewöhnlichen Formbedingung (z.B. Spritzgussbedingung), und deshalb ist die Fließfähigkeit relativ hoch und kann die Formbarkeit (z.B. Spritzgießfähigkeit) optimiert sein. Der thermoplastische Gummi kann ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer mehr sein, welches 4 oder mehr Kohlenstoffatome (α) aufweist und einen Schmelzindex von etwa 0,1 g/10 min bis in etwa 15 g/10 min (bei 230 °C, 2,16 kg) hat, und bevorzugt von etwa 0,1 g/10 min bis 13 g/10 min (bei 230 °C, 2,16 kg). Wenn der Schmelzindex geringer ist als in etwa 0,1 g/10 min, treten eine Verschlechterung der Fließfähigkeit und der Dispergierbarkeit ein, und, wenn der Schmelzindex größer ist als in etwa 15 g /10 min, ist die (z.B. Oberflächen-)Schlagzähigkeit verschlechtert.
In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der thermoplastische Gummi in etwa mit 30 bis 50 Gew.-% (z.B. in etwa 30, 35, 40, 45 oder 50 Gew.-%) enthalten sein, und bevorzugt in etwa mit 37 bis 48 Gew.-% (z.B. in etwa 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 oder in etwa 48 Gew.-%). Wenn der Anteil davon geringer ist als in etwa 30 Gew.-%, wird die taktile Empfindung hart und können die Schlageigenschaften (z.B. Schlagzähigkeit) verschlechtert sein, und, wenn der Anteil davon größer ist als in etwa 50 Gew.-%, ist die Steifigkeit stark verschlechtert und kann ein Kühlen während des Formens (z.B. Spritzgießen) nicht richtig ausgeführt werden, und deshalb kann die Formbarkeit verschlechtert sein.
Das ultrahochfließfähige Propylen-Ethylen-Random-Polypropylen (b-3) kann einen Schmelzindex von etwa 70 g/10 min bis 100 g/10 min (z.B. in etwa 70, 80, 90 oder in etwa 100 g/10 min) (bei 230 °C, 2,16 kg) haben, und bevorzugt von in etwa 75 g/10 min bis 95 g/10 min (bei 230 °C, 2,16 kg) (z.B. in etwa 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94 oder in etwa 95 g/10 min). Wenn der Schmelzindex geringer ist als in etwa 70 g/10 min, sind die Formbarkeit und die Dispergierbarkeit verschlechtert, und, wenn der Schmelzindex größer als in etwa 100 g/10 min ist, ist die Steifigkeit des geformten Gegenstands verschlechtert.
Das Random-Polypropylen kann in der vorliegenden Erfindung in etwa mit 17 bis 28 Gew.-% (z.B. in etwa 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 oder in etwa 28 Gew.-%) enthalten sein. Wenn der Anteil davon geringer ist als in etwa 17 Gew.-%, ist die Steifigkeit des geformten Gegenstands verschlechtert und ist die Formbarkeit aufgrund der Verschlechterung der Fließfähigkeit schlecht, und, wenn der Anteil davon größer ist als in etwa 28 Gew.-%, können die Izod- und (z.B. Oberflächen-)Schlagzähigkeitseigenschaften des Produkts verschlechtert sein.
Der anorganische Füllstoff (b-4) verwendet eine oder mehrere Arten, welche aus der Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Talk, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Glaskugeln (z.B. Glashohlkugeln), Glasperlen und Mischungen daraus besteht. Die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Füllstoffs ist in etwa 10 µm oder weniger (z.B. in etwa 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 oder in etwa 1 µm oder weniger). Wenn die durchschnittliche Partikelgröße größer ist als etwa 10 µm, ist die Dispergierbarkeit verschlechtert, und deshalb können Eigenschaftsunterschiede in einem Teil des geformten (z.B. spritzgegossenen) Gegenstands auftreten. Zusätzlich kann der anorganische Füllstoff an der Oberfläche exponiert sein, und deshalb können Oberflächenfehler erzeugt werden.
Der anorganische Füllstoff, welcher eine exzellente Dimensionsstabilität und eine Hochsteif-Funktionalität für das Produkt bereitstellt durch Reduzieren der Schrumpfungsanisotropie kann in der vorliegenden Erfindung in einem Bereich von in etwa 6 bis 15 Gew.-% (z.B. in etwa 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 Gew.-%) enthalten sein. Wenn der Anteil davon geringer ist als in etwa 6 Gew.-%, ist die Schrumpfungsanisotropie gesteigert, und deshalb sind die Dimensionsstabilität und die Steifigkeit verschlechtert, und, wenn der Anteil davon größer ist als in etwa 15 Gew.-%, ist die Dispergierbarkeit des anorganischen Füllstoffes verschlechtert und ist die Produktivität gesenkt, und deshalb ist eine Herstellungseffizienz gesenkt.
Das Pellet A und das Pellet B gemäß der vorliegenden Erfindung können physisch (z.B. miteinander) gemischt und verwendet werden. Ein bevorzugtes Gewichtsverhältnis des Pellets A zum Pellet B ist in etwa 1:3,5 bis in etwa 1:1. Wenn ein Gewichtsverhältnis des Pellets A zum Pellet B geringer ist als in etwa 1:3,5, ist das Verhältnis (z.B. der Anteil) des thermoplastischen Gummis relativ gesehen zu hoch und kann der Kühlvorgang nicht richtig ausgeführt werden. Ebenfalls ist die Produktivität verschlechtert, ist die Steifigkeit verschlechtert und sind zahlreiche Additive nicht verteilt. Wenn das Gewichtsverhältnis des Pellets A zum Pellet B größer ist als in etwa 1:1, ist das Verhältnis (z.B. der Anteil) des Langfaser-Verstärkungsmaterials exzessiv hoch und ist die Fließfähigkeit während des Formens (z.B. Spritzgießens) unzureichend und ist das Langfaser-Verstärkungsmaterial an der Oberfläche exponiert, was Oberflächenfehler verursacht.
Der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann/können ein oder mehrere Additive hinzufügt sein, welche aufweisen, aber darauf nicht beschränkt sind: Antioxidationsmittel, Neutralisierungsmittel, antistatische Mittel, UV-Stabilisatoren, Schlupfmittel und dergleichen, um die Leistungsfähigkeit und die Verarbeitungscharakteristiken des geformten Gegenstands zusätzlich zu den Hauptkomponenten zu verbessern. Die Additive können in einem angemessenen Bereich eingestellt und verwendet werden, um die Oberflächenqualität, die Sprödigkeit und die grundsätzlichen physikalischen Eigenschaften beizubehalten.
Wenn die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes gemäß den oben beschriebenen Verfahren vorbereitet werden/sind, welche eine Hochsteif-Eigenschaft haben und eine exzellente taktile Empfindung bereitstellen und eine exzellente Dimensionsstabilität aufweisen und Eigenschaften haben, die zur Verwendung als ein Fahrzeugmaterial geeignet sind, können diese hergestellt werden. Die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes mit exzellenter taktiler Empfindung sind deshalb industriell (z.B. für Fahrzeughersteller) nützlich und benötigen keine zusätzlichen Vorgänge, wie beispielsweise einen Lackierungsvorgang einer Fläche, einen In-Form-Strukturierungsvorgang, ein Hinterspritzgießen von thermoplastischem Gummi oder einen Lederabdeckungs- oder Polyurethanschäumvorgang. Die Zusammensetzungen haben eine exzellente Dimensionsstabilität (z.B. Formstabilität), welche für eine hohe Produktivität und Effizienz bei der Herstellung erforderlich sind.
Nachfolgend sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung basierend auf den folgenden Beispielen detaillierter beschrieben und ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Beispiele
Die folgenden Beispiele zeigen die Erfindung und sind nicht dazu gedacht, diese zu beschränken.
Beispiel 1
Nachdem 9 Gew.-% des Homo-Polypropylens, bei welchem der PDI auf 2 eingestellt ist, 28 Gew.-% des Propylen-Ethylen-Copolymers, das einen Ethylenanteil von 18 Gew.-% hat, 3 Gew.-% des 5 Gew.-% Maleat enthaltenden modifizierten Polypropylens, 60 Gew.-% der Langglasfasern und 1/100 PHR (engl.: „part per hundred resin“, abgekürzt PHR; in dt. etwa: ein (z.B. Massen-)Anteil von 1/100 des Harzes) der Additive (ein Antioxidationsmittel und ein Stabilisator) physisch miteinander vermischt worden sind, wurde ein Pellet A durch Verarbeiten der Zusammensetzung A in einer Pelletform durch einen Biaxial-Extruder hergestellt. Nachdem 24 Gew.-% des Propylen-Ethylen-Copolymers, das den Ethylenanteil von 18 Gew.-% aufweist, 43 Gew.-% des thermoplastischen Gummis, welcher ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer ist, das 4 Kohlenstoffatome (α) aufweist und von welchem eine Kristallbereichsgröße auf in etwa 10 bis 50 nm eingestellt ist, 24 Gew.-% des ultrahochflüssigen Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens, 9 Gew.-% des Talks und 1/100 PHR der Additive (ein Antioxidationsmittel und ein Stabilisator) physisch miteinander vermischt worden sind, wurde ein Pellet B durch Verarbeiten der Zusammensetzung B in einer Pelletform durch ein Biaxial-Extruder hergestellt. Das Pellet A und das Pellet B wurden physisch miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 3:7 gemischt und dann unter einer Einspritzbedingung von 220 +/– 30 °C eingespritzt, um ein Testsubjekt zum Evaluieren der thermischen/mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Beispiel 2
Durch Herstellen des Pellets A und des Pellets B, welche die gleichen Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes wie die Zusammensetzungen haben, die im Beispiel 1 verwendet werden, werden das Pellet A und das Pellet B physisch miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 4:6 vermischt und dann unter einer Einspritzbedingung von 220 +/– 30 °C eingespritzt, um ein Testsubjekt zum Evaluieren der thermischen/mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1
Durch Herstellen des Pellets A und des Pellets B, welche die gleichen Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes wie die Zusammensetzungen haben, die im Beispiel 1 verwendet werden, werden das Pellet A und das Pellet B physisch miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 1:9 vermischt und dann unter einer Einspritzbedingung von 220 +/– 30 °C eingespritzt, um ein Testsubjekt zum Evaluieren der thermischen/mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Vergleichsbeispiel 2
Durch Herstellen des Pellets A und des Pellets B, welche die gleichen Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes wie die Zusammensetzungen haben, die im Beispiel 1 verwendet werden, werden das Pellet A und das Pellet B physisch miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 6:4 vermischt und dann unter einer Einspritzbedingung von 220 +/– 30 °C eingespritzt, um ein Testsubjekt zum Evaluieren der thermischen/mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Vergleichsbeispiele 3 bis 7
Die Vergleichsbeispiele 3 bis 7 verwenden dasselbe Pellet A, welches im Beispiel 1 verwendet wird, und die Zusammensetzungen, welche die gleichen Komponenten haben, die im Pellet B des Beispiels 1 verwendet werden, werden verwendet und physisch miteinander gemäß einem Zusammensetzungsverhältnis der folgenden Tabelle 1 vermischt, um ein Pellet B durch einen Biaxial-Extruder herzustellen. Nachfolgend werden das Pellet A und das Pellet B dann miteinander mit einem Gewichtsverhältnis von 3:7 physisch vermischt und dann unter einer Einspritzbedingung von 220 +/– 30 °C eingespritzt, um ein Testsubjekt zum Evaluieren der thermischen/mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Tabelle 1
Testbeispiele
Messung der Eigenschaften der Testsubjekte.
Die in der folgenden Tabelle 2 gelisteten Ergebnisse repräsentieren Durchschnittswerte, außer für eine obere Begrenzung und eine untere Begrenzung durch Messen von 10 Testsubjekten. Die Testverfahren dafür sind wie folgt:
Messung des Schmelzindex: Der Schmelzindex wurde bei 230 °C und 2,16 kg Belastung gemäß einem ASTM D1238-Verfahren gemessen.
Messung der Zugfestigkeit und der Dehnung (z.B. Bruchdehnung): Die Zugfestigkeit wurde gemäß einem ASTM D638-Verfahren und mit einer Lastaufbringungsgeschwindigkeit von 50 mm/min gemessen. Die Dehnung wurde basierend auf der Bruchstelle gemessen.
Messung des Biegemoduls und der Biegefestigkeit: der Biegemodul und die Biegefestigkeit wurden gemäß einem ASTM D790-Verfahren und mit einer Lastaufbringungsgeschwindigkeit von 10 mm/min gemessen.
Messung der Izod-Schlagzähigkeit: Die Izod-Schlagzähigkeit wurde durch ein gekerbtes Testsubjekt bei Raumtemperatur (23 °C) und bei –30 °C gemäß einem ASTM D256-Verfahren gemessen.
Messung der Shorehärte: die Shorehärte wurde gemäß der D-Skala basierend auf dem ASTM D2240 gemessen.
Messung der Wärmeformbeständigkeit: die Wärmeformbeständigkeit wurde bei einer Belastung von 1,82 MPa gemäß einem ASTM D648-Verfahren gemessen.
Messung der Schrumpfungsanisotropie durch Messen einer Formschrumpfung (z.B. Vergleichen des erstellten Testsubjekts mit der Herstellungsform, z.B. der Spritzgussform): die Schrumpfungsanisotropie wurde gemäß dem ASTM D955-Verfahren gemessen durch Teilen einer Maschinen- bzw. Längsrichtung (z.B. Einspritzrichtung) (MD) und einer Transversalrichtung (TD) durch ein Testsubjekt, welches eine Größe von 128 × 128 × 3,2 mm hat. Um die Schrumpfungsanisotropie in der MD- und der TD-Richtung aus dem korrespondierenden Ergebniswert zu berechnen, wurde die Schrumpfungsanisotropie berechnet durch eine TD-Formschrumpfung, welche eine Größe von 128 / TD-Formschrumpfung × 100 hat.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind in der folgenden Tabelle 2 die Beispiele 1 und 2 als B1 bzw. B2 bezeichnet und sind die Vergleichsbeispiele 1 bis 7 als VB1 bzw. VB7 bezeichnet. Tabelle 2
Wie es in der Tabelle 2 ausgeführt ist, geht es hervor, dass die Harzzusammensetzungen des Beispiels 1 und des Beispiels 2 gemäß der vorliegenden Erfindung die Schrumpfungsanisotropie von 14 bis 17 % beibehalten, eine hohe Steifigkeit haben, während die Dimensionsstabilität des geformten (z.B. spritzgegossenen) Gegenstands behalten wird. Diese Harzzusammensetzungen haben ebenfalls eine exzellente Izod-Schlagzähigkeit und Erscheinung. Darüber hinaus ist die Shorehärte 43 bis 49, und deshalb kann eine Prägung zahlreicher Texturen angewendet werden und ist eine taktile Empfindung sanft/weich.
Nur innerhalb des Bereichs eines Mischungsverhältnisses der Pellets der Beispiele 1 und 2 können die Harzzusammensetzungen die Steifigkeit, Schlagzähigkeit, taktile Empfindung, Erscheinung, welche exzellent sind, und eine ausgeglichene Schrumpfungsanisotropie aufweisen, und in den Pelletzusammensetzungen können die Merkmale nur innerhalb des Bereichs gemäß der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden.
Bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 weicht das Mischungsverhältnis der Pellets von dem Bereich der vorliegenden Erfindung ab. Es geht hervor, dass beim Vergleichsbeispiel 1 die Steifigkeit unzureichend ist und beim Vergleichsbeispiel 2 die Shorehärte hoch ist und eine exzellente taktile Empfindung nicht umgesetzt ist, und deshalb können die hohe Steifigkeit und die exzellente taktile Empfindung nur im Bereich der vorliegenden Erfindung sichergestellt werden.
Bei den Vergleichsbeispielen 3 und 4 weicht der Anteil des thermoplastischen Gummis in den Zusammensetzungen des Pellets B vom Bereich der vorliegenden Erfindung ab. Beim Vergleichsbeispiel 3 ist die Shorehärte 54 und ist deshalb die exzellente taktile Empfindung nicht umgesetzt, und beim Vergleichsbeispiel 4 sind Makel durch Gas (z.B. Luft) und Strömungsmakel (z.B. durch die eingespritzte Zusammensetzung) (z.B. Poren) schwerwiegend für die Erscheinung des geformten Gegenstands und kann die Erscheinung nicht die Erscheinung eines normalen Gegenstands sein.
Bei den Vergleichsbeispielen 5, 6 und 7 weicht der Anteil des Talks der Zusammensetzungen des Pellets B vom Bereich der vorliegenden Erfindung ab. Es wurde bestätigt, dass beim Vergleichsbeispiel 5 die Schrumpfungsanisotropie 40 % ist, und deshalb ist die Dimensionsstabilität des geformten Gegenstands verschlechtert. Beim Vergleichsbeispiel 6 ist die Shorehärte 56, und deshalb wird die exzellente taktile Empfindung nicht umgesetzt. Beim Vergleichsbeispiel 7 ist die Schrumpfungsanisotropie 43 %, und deshalb ist die Dimensionsstabilität des geformten Gegenstands wie beim Vergleichsbeispiel 5 unzureichend und wurde die Dimensionsstabilität nicht erreicht, welche eines der bedeutenden Merkmale der vorliegenden Erfindung ist.
Wie es in der Tabelle 2 aufgelistet ist, geht hervor, dass die Zusammensetzungen des Polypropylenkompositharzes der Beispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung die exzellente Steifigkeit, Schlagzähigkeit, taktile Empfindung, Erscheinung und Schrumpfungsanisotropie durch angemessenes Verwenden der zugehörigen Komponenten davon aufweisen, verglichen mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 7, welche vom Bereich der vorliegenden Erfindung abweichen.
Die vorliegende Erfindung kann direkt Komponenten ersetzen, bei welchen ein Hinterspritzgießen von thermoplastischen Elastomer oder ein Lackieren angewendet wird, und kann die Produktivität und die Qualität bei den Herstellern sicherstellen, um eine realistische Alternative zu werden, und deshalb kann die vorliegende Erfindung weitläufig für andere Kunststoffkomponenten oder -materialien zusätzlich zu den Fahrzeuginnenmaterialien verwendet werden, wie beispielsweise als ein Aufprallkissen (Crashpad), eine Tür(innen)verkleidung, eine (z.B. A-, B-, C-, D-)Säulenverkleidung und eine Sonnenblende des Fahrzeugs.
Die Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen davon beschrieben. Jedoch ist es dem Fachmann klar, dass in diesen Ausführungsformen Änderungen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Deshalb ist der Umfang in den angehängten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D1238-Verfahren [0062]
ASTM D638-Verfahren [0063]
ASTM D790-Verfahren [0064]
ASTM D256-Verfahren [0065]
ASTM D2240 [0066]
ASTM D648-Verfahren [0067]
ASTM D955-Verfahren [0068]

Claims

Eine Zusammensetzung eines steifen Polypropylenkompositharzes mit taktiler Empfindung und Dimensionsstabilität, wobei die Zusammensetzung aufweist: eine Polypropylenharzzusammensetzung A, aufweisend: (a-1) von 23 bis 60 Gew.-% Polypropylenharz, wobei das Polypropylenharz als eines oder mehrere aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Homo-Polypropylen und einem Propylen-Ethylen-Copolymer besteht, welches einen Ethylenanteil von 5 bis 30 Gew.-% hat, (a-2) von 1 bis 7 Gew.-% eines modifizierten Polypropylens, welches 5 bis 10 Gew.-% einer polaren Gruppe aufweist, und (a-3) von 38 bis 70 Gew.-% eines Langfaser-Verstärkungsmaterials und eine Polypropylenharzzusammensetzung B, aufweisend: (b-1) von 16 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymers, welches einen Ethylenanteil von 5 bis 30 Gew.-% hat, (b-2) von 30 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Gummis, welcher eine Kristallbereichsgröße von 10 bis 50 nm hat, (b-3) von 17 bis 28 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Random-Polypropylens und (b-4) von 6 bis 15 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei ein Gewichtsverhältnis der Polypropylenharzzusammensetzung A zur Polypropylenharzzusammensetzung B 1:3,5 bis 1:1 ist.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Homo-Polypropylen einen Schmelzindex von 40 g/10 min bis 1300 g/10 min (bei 230°C, 2,16 kg) und einen Polydispersitätsindex (PDI) von 2 bis 4 hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Propylen-Ethylen-Copolymer gemäß (a-1) und das Propylen-Ethylen-Copolymer gemäß (b-1) eine Dichte von 0,89 bis 0,91 g/cm³ und einen Schmelzindex von 25 g/10 min bis 130 g/10 min (bei 230°C, 2,16 kg) haben.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Propylen-Ethylen-Copolymer gemäß (a-1) einen Ethylenanteil von 5 bis 20 Gew.-% hat und das Propylen-Ethylen-Copolymer gemäß (b-1) einen Ethylenanteil von 15 bis 30 Gew.-% hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere polare Gruppen des modifizierten Polypropylens (a-2) aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus ungesättigten Carbonsäuren, Derivaten von ungesättigten Carbonsäuren und organischen Silanverbindungen besteht.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polare Gruppe im modifizierten Polypropylen von 5 bis 8,5 Gew.-% und das modifizierte Polypropylen von 1 bis 6,5 Gew.-% hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Langfaser-Verstärkungsmaterial gemäß (a-3) als eines oder mehrere aus einer Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Polymerfasern, Basaltfasern, Naturfasern und Metallfasern besteht.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Langfaser-Verstärkungsmaterial gemäß (a-3) eine Länge von 4 bis 21 mm hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Gummi gemäß (b-2) ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer ist, welches 4 oder mehr Kohlenstoffatome (α) und einen Schmelzindex von 0,1 g/10 min bis 15 g/10 min (bei 230 °C, 2,16 kg), einen Schmelzpunkt (Tm) von 130 bis 170 °C und eine Dichte von 0,86 bis 0,87 g/cm³ hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Gummi gemäß (b-2) von 37 bis 48 Gew.-% hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Random-Polypropylen gemäß (b-3) einen Schmelzindex von 70 g/10 min bis 100 g/10 min (bei 230 °C, 2,16 kg) hat.
Die Zusammensetzung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der anorganische Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgröße von 10 µm oder weniger hat und als einer oder mehrere aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Talk, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Glaskugeln und Glasperlen besteht.
Ein gegossener Gegenstand, welcher aus der Zusammensetzung des Polypropylenkompositharzes gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche gemacht ist.
Der gegossene Gegenstand gemäß Anspruch 14, wobei der gegossene Gegenstand ein Fahrzeuginnen- oder außenmaterial ist.
Ein Verfahren des Herstellens eines gegossenen Gegenstands aus der Zusammensetzung des Polypropylenkompositharzes gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: Mischen und Einspritzen eines Pellets, welches aus der Polypropylenharzzusammensetzung A gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche gemacht ist, mit einem Pellet, welches aus der Polypropylenharzzusammensetzung B gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche gemacht ist.