DE19754061A1 - Polypropylen-Harzmasse - Google Patents

Polypropylen-Harzmasse

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Claudia Ing Kniesel
Erich Ing Seitl
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Borealis Polymere Holding GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft mineralische Füllstoffe enthaltende Polypropylen-Harzmassen auf Basis von Polypropylen (PP)-Coplymeren und Polyethylen (PE)-Copolymeren, sowie deren Verwendung zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit.
Bei der Verwendung von gefüllten PP-Harzmassen, insbesondere für großflächige Formteile, beispielsweise für den Einsatz in Stoßfängern oder für andere Spritzguß-, Preß- oder Extrusionsteile, wie z. B. für Armaturentafeln, Mittelkonsolen für Kraftfahrzeugen etc. zeigt sich der Nachteil, daß aufgrund der langen Fließwege vor allem optische Ungleichmäßigkeiten, insbesondere Fließmarkierungen ("Tigerfell") an der Oberfläche der Formteile, jedoch auch andere Beeinträchtigungen der Oberfläche wie z. B. Rauhigkeit, schlechte Gleichmäßigkeit, Schlieren, etc. auftreten. Gemäß DE-PS 38 21 075 wurden gefüllte Harzmassen für Stoßfänger auf Basis von Propylen-Ethylen Blockcopolymeren und nichtkristallinen Ethylen-α-Olefin- Randomcopolymeren mit einer Schmelzviskosität (melt flow index/MFI bzw. melt flow rate/MFR) von 0,1 bis 5 g/10 min verwendet. Gemäß EP-A-132.968 liegt der MFI der Ethylen-Randomcopolymerphase bei 0,1 bis 2 g/10 min. Diese Harzmassen weisen jedoch ebenfalls den oben beschriebenen Nachteil von mangelhaften Oberflächen der Formteile, insbesondere von Fließmarkierungen auf.
Es bestand demnach die Aufgabe, Harzmassen (Harzzusammensetzungen) zu finden, die vor allem eine gute Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere keine Fließmarkierungen aufweisen, und die trotzdem gute, noch tolerierbare mechanische Eigenschaften, insbesondere gute Schlagzähigkeit und gute Steifigkeit zeigen.
Die Lösung der Aufgabe konnte durch die Verwendung von speziellen Harzmassen auf Basis von Propylen-Copolymeren und Ethylen-Copolymeren mit hohem MFI gefunden werden.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Harzmasse bestehend aus
  • a) Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min (Komponente A),
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min, bevorzugt von 40 bis 80 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-% (Komponente B),
  • c) mineralischen Füllstoffen (Komponente C),
  • d) gegebenenfalls Additiven.
Außer den erfindungsgemäß wesentlichen Komponenten A, B, C enthält die Harzmasse gegebenenfalls weitere Additive (d), wie z. B. Stabilisatoren, beispielsweise, Wärme-, UV- oder Verarbeitungsstabilisatoren, Pigmente, beispielsweise Farbpigmente oder Ruß, Gleitmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Entformungshilfsmittel, Nukleierungsmittel, Antistatika oder Flammhemmer.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die oben angeführte Harzmasse zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere mit vernachlässigbaren Fließmarkierungen. Die Formteile zeichnen sich jedoch insgesamt durch bessere Oberflächeneigenschaften und bessere Optik aus wie z. B. geringer Streifigkeit, geringer Oberflächenrauhigkeit, guter Gleichmäßigkeit, geringer Glanzunterschiede.
Die erfindungsgemäßen Harzmassen enthalten bevorzugt
  • a) 65 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 75 bis 80 Gew.-% Polypropylen- Copolymere,
  • b) 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 15 Gew.-% Ethylen-Copolymere,
  • c) 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 15 Gew.-% Füllstoffe,
  • d) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-% Additive.
Besonders gute Oberflächeneigenschaften werden bei Formteilen erzielt, die aus Harzmassen hergestellt sind, deren Komponente A aus heterophasischen Propylen- Ethylen-Copolymeren (Blockcopolymeren) aufgebaut ist, die eine PP-Homopolymer­ phase oder PP-Random-Copolymerphase (statistische PP-Copolymerphase) und eine Ethylen-Propylen-Rubber (EPR)-Copolymerphase enthalten. Dabei enthalten diese Harzmassen in der Komponente A bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 32 Gew.-% der EPR-Copolymerphase. Harzmassen, bei denen dieses EPR-Copolymere eine Viskosität von kleiner als 2000 Pas (gemessen mit einem Schwingungsrheometer, z. B. von Fa. Rheometrix RDS-2 bei 230°C und einer Scherrate von 1 s-1) besitzt, erweisen sich als besonders vorteilhaft. Weiters bevorzugt sind Harzmassen, bei denen dieses EPR-Copolymere einen Ethylengehalt von 30 bis 50 Gew.-% besonders bevorzugt von 30 bis 45 Gew.-% aufweist. Der hier bevorzugt angeführte Ethylengehalt erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die Viskosität der EPR-Copolymeren bei 2000 Pas oder größer liegt.
Die Comonomere der Ethylen-Copolymere der Komponente B besitzen bevorzugt 6 bis 8 C-Atome im Molekül. Die Dichte der Komponente B liegt bevorzugt bei 0,86 bis 0,88 g/cm3.
Als mineralische Füllstoffe kommen alle in der Polyolefintechnologie verwendbaren Füllstoffe in Frage, beispielsweise Talkum, Glimmer, Kreide, Wollastonit. Bevorzugt sind anisotrope Füllstoffe, wie z. B. Talkum, Glimmer und Wollastonit. Die Füllstoffe besitzen eine mittlere Teilchengröße von bevorzugt 1 bis 60 µm, besonders bevorzugt von 3 bis 30 µm.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Harzmasse, die im wesentlichen aus
  • a) Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine und einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-%,
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFO (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%,
  • c) mineralischen Füllstoffen,
  • d) gegebenenfalls Additiven
besteht, zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Ethylen- Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10- Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%, als Zusatzkomponente zu Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-%, und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min, die mineralische Füllstoffe und gegebenenfalls Additive enthalten, zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen, sowie ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen aus Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-%, und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min, die mineralische Füllstoffe und gegebenenfalls Additive enthalten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Polypropylene mit Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-% vermischt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) Polypropylen-Copolymere mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine, einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-%, und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min mit
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-% und
  • c) mineralischen Füllstoffen,
gegebenenfalls unter Zusatz von Additiven, vermischt und anschließend zu Form­ teilen geformt werden.
Die mit den erfindungsgemäßen Harzmassen erhaltenen Formteile zeichnen sich neben der verbesserten Oberflächenbeschaffenheit vor allem auch dadurch aus, daß praktisch keine Verschlechterung der Schlagzäh- und Steifigkeitseigenschaften auftreten. Ein weiterer Vorteil ist eine niedrigere thermische Längenausdehnung, wodurch ein konstantes Spaltmaß zwischen Materialien mit unterschiedlicher thermischer Längenausdehnung erhalten bleibt, beispielsweise bei der Verwendung der Harze für Kfz-Stoßfänger, wo das Spaltmaß zwischen Stoßfänger und anschließendem metallischen Bauteil auch bei unterschiedlichen Temperaturen praktisch konstant bleibt. Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Harze im Vergleich zu jenen gemäß Stand der Technik liegt in einer verbesserten Lackhaftung.
Beispiele
Als Komponente A wurden die folgenden in Tabelle 1 beschriebenen PP-Copolymere, analog den Daplen®-Typen von PCD-Polymere, verwendet. Die PP bestehen aus einer PP-Homopolymer- und einer EPR-Phase und werden bevorzugt nach dem Spheripol-Prozeß von Himont hergestellt (The Global Polyolefins lndustry: 1996, Vol 2, Technology and Economics, July 1996, III-141 bis III-150, Chem Systems).
Tabelle 1
Komponente A
Als Komponente B wurden die in Tabelle 2 beschriebenen Ethylen-Octen (C2-C8)- Copolymere der Type Engage® von Du Pont verwendet. Für das Vergleichsbeispiel wurde die Type Exxelor® VM 42 von Fa. AES mit einem MFI von 0,5 g/10 min verwendet. Diese PP-Copolymere sind beispielsweise in WO 94/06859 als Zusätze zur Verbesserung der Kälte-Schlagzähigkeit beschrieben.
Tabelle 2
Komponente B
Als Komponente C wurden
C1: Talkum A7 von Fa. Naintsch, mit d90 von 7 µm (90% der Teilchen besitzen einen Durchmesser von unter 7 µm),
C2: Glimmer KG40 von Kemira Pigments Oy mit d90 von 40 µm verwendet.
Die Komponenten A, B und C wurden gemeinsam mit jeweils 3 Gew.-Teilen Farbmasterbatch schwarz von Fa. Cabot und 1 Gew.-Teil üblichen Additiven und Verarbeitungshilfsmitteln in den in Tabelle 3 angeführten Mengen auf einem ZSK 40 Doppelschneckenextruder von Fa. Werner und Pfleiderer bei 225°C zu Compounds (Harzmassen) verarbeitet.
Tabelle 3
Zusammensetzung der Harzmassen (in Gew.-Teilen)
An den Compounds wurden folgende Eigenschaften gemessen:
MFI (melt flow index) nach DIN 53735 (bzw. ASTM D1238) bei 230°C/2,16 kg,
Biegeversuch nach DIN 53452/457,
Charpy U-Kerbe nach DlN 53453,
Thermische Längenausdehnung (LAK) nach DIN 53 752.
Die Oberflächenbeschaffenheit wurde visuell an im Spritzguß hergestellten Platten bestimmt und mit "+" und "-" beurteilt, wobei "+" eine gute, streifenfreie Oberfläche und "-" eine mangelhafte, streifige Oberfläche bedeutet.
Die Werte sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.
Tabelle 4
Eigenschaften der Compounds

Claims (15)

1. Harzmasse bestehend aus
  • a) Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min,
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%,
  • c) mineralischen Füllstoffen
  • d) gegebenenfalls Additiven.
2. Harzmasse bestehend aus
  • a) Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min,
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%,
  • c) mineralischen Füllstoffen
  • d) gegebenenfalls Additiven
    zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit.
3. Harzmasse gemäß Anspruch 1 oder 2, bestehend aus
  • a) 65 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 75 bis 80 Gew.-% Polypropylen- Copolymeren,
  • b) 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 15 Gew.-% Ethylen-Copolymeren,
  • c) 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 15 Gew.-% Füllstoffen,
  • d) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-% Additiven.
4. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ethylen-Copolymeren (b) einen MFI von 40 bis 80 g/10 min aufweisen.
5. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Komponente (a) heterophasische Propylen-Ethylen-Copolymere, bestehend aus einer Polypropylen (PP)-Homopolymer- oder Random-Copolymerphase und einer Ethylen-Propylen-Rubber (EPR)-Copolymerphase, eingesetzt werden.
6. Harzmasse gemäß Anspruch 5, wobei die Komponente (a) einen EPR-Copolymeranteil von 20 bis 45 Gew.-%, bevorzugt von 25 bis 32 Gew.-% besitzt.
7. Harzmasse gemäß Anspruch 5 oder 6 wobei der EPR-Copolymeranteil bei einer Temperatur von 230°C und einer Scherrate von 1 s-1 eine Viskosität von kleiner als 2000 Pas besitzt.
8. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der EPR-Copolymeranteil einen Ethylengehalt von 30 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 45 Gew.-% aufweist.
9. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Komponente (b) ein Ethylen-Copolymer mit einem C6- bis C8-Comonomeren ist.
10. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Komponente (b) eine Dichte von 0,86 bis 0,88 g/cm3 besitzt.
11. Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein anisotroper, mineralischer Füllstoff, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Talkum Glimmer oder Wollastonit, eingesetzt wird.
12. Verwendung einer Harzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bestehend aus
  • a) Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min,
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%,
  • c) mineralischen Füllstoffen
  • d) gegebenenfalls Additiven
    zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit.
13. Verwendung von Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-%, als Zusatzkomponente zu Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine, mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min, die mineralische Füllstoffe und gegebenenfalls Additive enthalten, zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen.
14. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen aus Polypropylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min, die mineralische Füllstoffe und gegebenenfalls Additive enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß diese Polypropylene mit Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-% vermischt werden.
15. Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit verbesserter Oberflächenbe­ schaffenheit, dadurch gekennzeichnet daß
  • a) Polypropylen-Copolymere mit einem oder mehreren (i-Olefinen aus der Gruppe der C2- und C4- bis C10-Olefine, mit einem Propylenanteil von 70 bis 99,5 Mol-%, bevorzugt von 75 bis 90 Mol-% und einem MFI (230°C/2,16 kg) von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 3 bis 20 g/10 min, mit
  • b) Ethylen-Copolymeren mit einem oder mehreren α-Olefinen aus der Gruppe der C5- bis C10-Olefine mit einem MFI (230°C/2,16 kg) von 6 bis 100 g/10 min und einem Ethylenanteil von 80 bis 95 Mol-%, bevorzugt von 90 bis 95 Mol-% und
  • c) mineralischen Füllstoffen
    gegebenenfalls unter Zusatz von Additiven, vermischt und anschließend zu Formteilen geformt werden.
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