DE19927477A1 - Spritzgeformtes Produkt und Harzmasse auf Propylenbasis - Google Patents

Spritzgeformtes Produkt und Harzmasse auf Propylenbasis

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Abstract

Es wird offenbart: DOLLAR A ein spritzgeformtes Produkt, das eine Harzmasse auf Propylenbasis mit einer Schmelzviskosität von nicht mehr als etwa 32 PaÈs, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s·-1· und bei einer Temperatur von 240 DEG C, und einem Quellverhältnis von etwa 1,3 bis 2,0, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s·-1· und bei einer Temperatur von 240 DEG C, umfaßt, wobei die Masse umfaßt: DOLLAR A (i) etwa 50 bis 70 Gew.-% eines Harzes auf Propylenbasis; DOLLAR A (ii) etwa 15 bis 30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers; und DOLLAR A (iii) etwa 10 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein spritzgeformtes Produkt aus einer Harz­ masse auf Propylenbasis. Das spritzgeformte Produkt ist zufriedenstellend im Aussehen in den Schweißbereichen und Fließmarken und kann daher geeigneterweise als Kraft­ fahrzeugteil, elektronisches und elektrisches Instrumententeil und Maschinenteil ver­ wendet werden.
Harzmassen auf Propylenbasis wurden in einem weiten Bereich zum Formen von Kraftfahrzeugteilen, elektronischen und elektrischen Instrumententeilen und Maschinen­ teilen mit einem Spritzformverfahren verwendet. Neuerdings war von diesen Arten von Teilen erforderlich, daß sie besser im Grad des Aussehens in den Schweißbereichen und Fließmarken, sowie in ihrer Schlagfestigkeit, Steifigkeit und Beständigkeit gegen Wärmeverformung sind.
Beim Formen eines Teils mit einem Spritzformverfahren ist allgemein bekannt, daß mindestens zwei Zusammenflußbereiche, an denen Flüsse von geschmolzenem Harz zusammenlaufen, in einer Form auftreten und Schweißmarken an den Zusammenflußbe­ reichen in damit geformten Produkten auftreten. So sind herkömmliche Harzmassen auf Propylenbasis zufriedenstellend in ihren mechanischen Eigenschaften, wie Schlagfestig­ keit und Steifigkeit, aber nicht zufriedenstellend im Aussehen in den Schweißbereichen.
Um das Aussehen in den Schweißbereichen der geformten Produkte zu verbes­ sern, wurden zum Beispiel früher die folgenden Verfahren 1-4 vorgeschlagen.
  • 1. Ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung, umfassend (i) ein Harz auf Pro­ pylenbasis, (ii) ein faserförmiges Verstärkungsmittel mit bestimmter Form, (iii) Talkum und (iv) Calciumcarbonat verwendet wird (JP-A-62-91545).
  • 2. Ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung, umfassend (i) ein Harz, wie ein Polypropylenharz oder ein Polystyrolharz, und (ii) ein bestimmtes Pigment verwendet wird (JP-A-9-183918).
  • 3. Ein Verfahren, bei dem der Zusammenflußbereich in einer Form verbessert wird (JP-A-4-156322).
  • 4. Ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung, umfassend (i) ein Harz auf Pro­ pylenbasis, das einen von einem Ethylenmonomer abgeleiteten Polymerbestandteil ent­ hält, (ii) ein Harz auf Propylenbasis, erhalten durch weitere Behandlung des vorstehend erwähnten Harzes auf Propylenbasis mit einem organischen Peroxid, und (iii) einen an­ organischen Füllstoff, verwendet wird (JP-A-62-45638).
Obwohl die vorstehenden Verfahren 1 bis 4 eine Verbesserungswirkung des Aussehens in den Schweißbereichen zeigen, bleiben folgende Probleme 1 bis 3.
  • 1. Sie sind beschränkt in ihren Verbesserungswirkungen der physikalischen Eigen­ schaften des geformten Produkts.
  • 2. Zu verwendende Formen und Spritzformvorrichtungen sind ihrer Art nach auf bestimmte beschränkt.
  • 3. Sie sind zu hoch in den Kosten, um umfassend verwendet zu werden.
Zusätzlich wurde zur Verbesserung eines unerwünschten Aussehens, nämlich des "Erhebens" auf der Schweißlinie vorgeschlagen, daß eine Harzmasse auf Propylenbasis verwendet wird, die einen bestimmten Bereich des Quellverhältnisses, gemessen bei höherer Schergeschwindigkeit und bestimmter hoher Temperatur zum Quellverhältnis, gemessen bei geringerer Schergeschwindigkeit und bei dieser Temperatur, aufweist (JP- A-6-339944).
Jedoch bleibt bei dem in JP-A-6-33944 vorgeschlagenen Verfahren das Problem, daß, wenn der Zusammenflußbereich sich neben einer Öffnung der Form befindet oder wenn das Spritzformen innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums unter Verwendung einer Harzmasse auf Propylenbasis mit hoher Fluidität vollendet wird, nicht ein Erheben, son­ dern stattdessen häufig ein "Eingraben" auf der Schweißlinie auftritt und so das Schwei­ ßen nicht auf einen geeigneten Grad der Zufriedenheit verbessert werden kann.
Auf jedes der vorstehend angegebenen Dokumente wird hier vollständig Bezug genommen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein spritzgeformtes Produkt aus einer Harzmasse auf Propylenbasis bereitzustellen, wobei das Produkt zufriedenstellend in seinem Aussehen in den Schweißbereichen und Fließmarken ist.
Diese Aufgabe wurde durch den überraschenden Befund gelöst, daß eine Harz­ masse auf Propylenbasis mit bestimmter Schmelzviskosität und bestimmtem Quellver­ hältnis ein spritzgeformtes Produkt ergeben kann, das zufriedenstellend im Aussehen in den Schweißbereichen und Fließmarken ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein spritzgeformtes Produkt bereit, das eine Harzmasse auf Propylenbasis mit einer Schmelzviskosität von nicht mehr als etwa 32 Pa.s, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, und einem Quellverhältnis von etwa 1.3 bis 2.0, gemessen bei einer Scher­ geschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, umfaßt, wobei die Masse umfaßt:
  • a) etwa 50 bis 70 Gew.-% eines Harzes auf Propylenbasis;
  • b) etwa 15 bis 30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers;
    und
  • c) etwa 10 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.
Der weitere Bereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung leicht erkennbar. Jedoch sollte verstanden werden, daß die detaillierte Beschreibung und die bestimmten Beispiele, während sie die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Veranschaulichung gegeben sind, da verschiedene Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Grundge­ dankens und Schutzbereichs der Erfindung aus dieser detaillierten Beschreibung für den Fachmann ohne weiteres zu erkennen sind.
Fig. 1, die nur zur Veranschaulichung gedacht und so nicht einschränkend für die vorliegende Erfindung ist, zeigt eine ebene Ansicht der flachen Platte, wie ein spritzge­ formtes Produkt, das zur Beurteilung des Aussehens im Schweißbereich gebildet wird. In Fig. 1 bezeichnen die Zahlen 1 und 2 eine Öffnung 1 bzw. eine Öffnung 2 und die Zahl 3 bezeichnet eine Schweißnaht.
Fig. 2, die ebenfalls nur zur Veranschaulichung gedacht und so nicht einschrän­ kend für die vorliegende Erfindung ist, zeigt eine ebene Ansicht des zur Beurteilung des Aussehens der Fließmarken gebildeten spritzgeformten Produkts. In Fig. 2 bezeichnet die Zahl 11 eine Öffnung und die Zahl 12 eine Fließmarke.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Harz auf Propylenbasis ist ein spritzformbares Harz mit einer von Propylen abgeleiteten sich wiederholenden Einheit als Haupteinheit und umfaßt zum Beispiel ein Propylenhomopolymer, ein statistisches- oder Blockcopolymer von Propylen mit einem α-Olefin, wie ein Copolymer von Propy­ len mit Ethylen oder ein Gemisch dieser (Co)Polymere. Von diesen ist ein Blockcopo­ lymer von Propylen mit Ethylen bevorzugt. Beispiele des α-Olefins sind Ethylen und jene mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Buten-1, Hexen-1 und Octen-1.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Elastomer um­ faßt zum Beispiel einen Ethylen-α-Olefin-Copolymerkautschuk, wie einen Ethylen-Pro­ pylen-Copolymerkautschuk, einen Copolymerkautschuk aus Ethylen, Propylen und konjugiertem Dien, einen Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymerkautschuk, einen Sty­ rol-Isopren-Styrol-Blockcopolymerkautschuk, einen Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol- Blockcopolymerkautschuk oder ein Gemisch dieser Copolymerkautschuke. Von diesen wird bevorzugt ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerkautschuk oder ein Copolymerkautschuk aus Ethylen, Propylen und konjugiertem Dien verwendet.
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete anorganische Füllstoff umfaßt zum Beispiel Talkum, Calciumcarbonat, Glimmer, Bariumsulfat, Calciumsilicat, Ton, Magnesiumcarbonat, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, ein Glasfaserverstärkungsmittel oder ein Gemisch dieser Füllstoffe. Von diesen ist Talkum bevorzugt.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Harzmasse auf Propylenbasis umfaßt etwa 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 55 bis 65 Gew.-%, Harz auf Propy­ lenbasis, etwa 15 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 20 bis 25 Gew.-%, des thermopla­ stischen Elastomers und etwa 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 15 bis 25 Gew.-%, des anorganischen Füllstoffs, mit der Maßgabe, daß die Summe der jeweiligen Bestand­ teile vorzugsweise 100 Gew.-% beträgt - obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Wenn die Bestandteile außerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche liegen, werden die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen spritzgeformten Produkts verschlechtert, sodaß die Ausgewogenheit zwischen den mechanischen Eigenschaften und dem Aussehen im Schweiß- und Fließmarkenbereich, unzufriedenstellend wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Harzmasse auf Propylenbasis weist eine Schmelzviskosität von nicht mehr als etwa 32 Pa.s, vorzugsweise etwa 20 bis 32 Pa.s, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, auf. Wenn die Schmelzviskosität etwa 32 Pa.s übersteigt, wird das Aussehen der Fließmarken des erhaltenen spritzgeformten Produkts schlechter, auch wenn das Quellverhältnis (SR), gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, innerhalb des Bereichs von etwa 1.3 bis 2.0 eingestellt wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Harzmasse auf Propylenbasis weist ein Quellverhältnis von etwa 1.3 bis 2.0, vorzugsweise etwa 1.4 bis 1.6, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, auf.
Wenn das Quellverhältnis geringer als etwa 1.3 ist, wird das Aussehen der Fließmarken des erhaltenen spritzgeformten Produkts schlechter, auch wenn seine Schmelzviskosität unter dem vorstehend angegebenen Wert eingestellt wird, und wenn das Quellverhältnis etwa 2.0 übersteigt, wird das Aussehen der Schweißbereiche des erhaltenen spritzge­ formten Produkts schlechter, auch wenn seine Schmelzviskosität unter den vorstehend angegebenen Wert eingestellt wird.
Das Verfahren zur Herstellung der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Harzmasse auf Propylenbasis ist nicht besonders beschränkt. Üblicherweise kann die Masse durch Trockenmischen der festgelegten Mengen der jeweiligen Bestandteile und dann Schmelzkneten des erhaltenen Gemisches oder durch quantitatives Einbringen der Bestandteile in eine Schmelzknetvorrichtung und dann Schmelzkneten hergestellt wer­ den.
Falls gewünscht kann die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Harzmasse auf Propylenbasis in Kombination mit Zusätzen, wie zum Beispiel Antioxidationsmitteln, UV-Absorptionsmitteln, Antistatikmitteln, Gleitmitteln, Pigmenten, Flammverzögerungsmitteln, Keimbildnern, Dispergiermitteln oder Weichmachern, derart verwendet werden, daß die Aufgaben und Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Das erfindungsgemäße spritzgeformte Produkt kann durch Formen der vorste­ hend erwähnten Harzmasse auf Propylenbasis gemäß eines Spritzformverfahrens herge­ stellt werden. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bedeutet "Spritzform­ verfahren" ein Spritzkompressionsformverfahren oder ein Spritzpreßformverfahren zu­ sätzlich zu einem herkömmlichen Spritzformverfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein spritzgeformtes Produkt, das zufrie­ denstellend im Aussehen der Schweißbereiche und Fließmarken ist, unter Verwendung einer bestimmten Harzmasse auf Propylenbasis bereitgestellt werden. Das geformte Pro­ dukt kann zum Beispiel für Kraftfahrzeuginnen- oder -außenteile, wie eine Stoßstange, Instrumententafel, Kotflügel, Zierleiste, Türpanele, Radabdeckung, Seitenschutz, Konsolenbehälter und Säulenabdeckung, Zweiradteile, wie Abdeckung und Topf, oder schweißgeformte Produkte, die für verschiedene Zwecke verwendbar sind, angewandt werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen in bezug auf die folgenden Bei­ spiele veranschaulicht, die nicht als Einschränkung ihres Umfangs aufzufassen sind.
Die Spritzformvorrichtung, Form, Form des geformten Produkts und Beurtei­ lungsverfahren, die in den Beispielen verwendet wurden, waren folgende:
1. Schmelzviskosität und Quellverhältnis
Die Schmelzviskosität und das Quellverhältnis wurden mit einer Meßvorrichtung vom Typ Capirograph 1B (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt von TOYOSEIKI SEISAKUSHO Co., Ltd. unter einem Verhältnis Düsenlänge/Düsendurchmesser von 40/1, einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und einer Temperatur von 240°C gemes­ sen, d. h. einer Temperatur nahe der Harztemperatur, bei der der Schweißbereich gebil­ det wird.
2. Aussehen des Schweißbereichs
Unter Verwendung einer Spritzformvorrichtung vom Typ NEOMAT 515/150 (Warenzeichen), hergestellt von Sumitomo Heavy Industries, Ltd., unter einer Form­ klemmkraft von 150 Tonnen und einer Form von 100 mm × 400 mm × 2.5 mm (Dicke) mit zwei parallelgerichteten Öffnungen wurde das Formen bei einer Formtemperatur von 240°C durchgeführt, wobei ein flaches plattenartiges spritzgeformtes Produkt zum Beur­ teilen des Aussehens des Schweißbereichs, wie in Fig. 1 gezeigt, erhalten wurde. In Fig. 1 bezeichnen die Zahlen 1 und 2 zwei Öffnungen und die Zahl 3 eine Schweißnaht.
Das Aussehen des Schweißbereichs des erhaltenen spritzgeformten Produkts wur­ de auf der Basis der Schweißlänge und visueller Bewertung beurteilt. In bezug auf die Schweißlänge wurde der Schweißbereich bei 250facher Vergrößerung unter Verwendung eines Mikroskops zum Messen des Oberflächenzustands, hergestellt von Keyence Co., Ltd., untersucht und der Abstand vom Öffnungsteil im spritzgeformten Produkt zur Stelle, an der keine Kerbungsschweißnaht mehr auftrat, als Schweißlänge bezeichnet.
Die visuelle Beurteilung wurde gemäß folgender Kriterien durchgeführt.
o: Fast keine Schweißnaht wurde vom Mittelteil des spritzgeformten Pro­ dukts (eine Stelle mit 200 mm von der Öffnung) zum Endteil (eine Stelle mit 400 mm von der Öffnung) beobachtet.
x: Eine Schweißnaht wurde vom Mittelteil des spritzgeformten Produkts zum Endteil deutlich beobachtet.
3. Aussehen der Fließmarken
Unter Verwendung einer Spritzformvorrichtung vom Typ F5160, hergestellt von Nissei Plastic Industrial Co., Ltd., unter einer Formklemmkraft von 160 Tonnen wurde das Formen bei einer Formtemperatur von 240°C durchgeführt, um ein spritzgeformtes Produkt mit einer Plattendicke von 2.0 mm und einer Form wie in Fig. 2 gezeigt zum Beurteilen des Aussehens der Fließmarken zu erhalten. In Fig. 2 geben die Zahlen 11 und 12 eine Öffnung bzw. Fließmarke an.
Bei Beurteilung des Aussehens der Fließmarken wurde der optisch beobachtete Abstand der Fließmarke gemessen und als Fließmarkenlänge bezeichnet.
Die Beurteilung der optischen Beobachtung wurde gemäß folgender Kriterien durchgeführt.
o: Keine Fließmarke wurde beobachtet, oder es war sehr schwierig, eine Fließmarke zu beobachten.
x: Eine Fließmarke wurde deutlich beobachtet.
Beispiel 1
Unter Verwendung einer Doppelschneckenknetvorrichtung vom Typ TEX-44 (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt von The Japan Steel Works, Ltd., wurden 58 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Blockcopolymers (Gehalt einer von Ethylen abgeleite­ ten sich wiederholenden Einheit = 6.6 Gew.-%, MI = 68.9 g/10 Min.), 22 Gew.-% des Styrol-Ethylen-Butylen-Stryrol-Blockcopolymerkautschuks Kraton G 1657 (Warenzei­ chen), hergestellt von Shell Co., und 20 Gew.-% Talkum mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm schmelzgeknetet und dann zerkleinert.
Unter Verwendung der vorstehend erwähnten Spritzformvorrichtungen wurde das Granulat der Harzmasse auf Propylenbasis geformt, um spritzgeformte Produkte, wie in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigt, zu erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung der geformten Produkte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Auf ähnliche Weise zu der in Beispiel 1 wurden 58 Gew.-% eines Propylen- Ethylen-Blockcopolymers (das gleiche wie in Beispiel 1 verwendet), 3.5 Gew.-% des Ethylen-Propylen-Ethylidennorbornen-Copolymerkautschuks EP57P (Warenzeichen), hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd., 18.5 Gew.-% des Styrol-Ethylen-Bu­ tylen-Styrol-Blockcopolymerkautschuks Kraton G1657 (Warenzeichen), hergestellt von Shell Co., und 20 Gew.-% Talkum mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm zerkleinert und das erhaltene Granulat spritzgeformt, wobei spritzgeform­ te Produkte, wie in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigt, erhalten wurden. Die Ergebnisse der Be­ wertung der geformten Produkte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Auf ähnliche Weise zu der in Beispiel 1 wurden 63 Gew.-% eines Propylen- Ethylen-Blockcopolymers (Gehalt der von Ethylen abgeleiteten sich wiederholenden Einheit = 4.0 Gew.-%, MI = 128.9 g/10 min), 13.5 Gew.-% des Styrol-Ethylen-Buty­ len-Styrol-Blockcopolymerkautschuks Kraton G1657 (Warenzeichen), hergestellt von Shell Co., 3.5 Gew.-% des Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerkautschuks Kraton G1650 (Warenzeichen), hergestellt von Shell Co., und 20 Gew.-% Talkum mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm zerkleinert, und das erhaltene Granulat spritzgeformt, wobei die spritzgeformten Produkte, wie in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigt, erhalten wurden. Die Ergebnisse der Bewertung der geformten Produkte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1

Claims (7)

1. Spritzgeformtes Produkt, das eine Harzmasse auf Propylenbasis mit einer Schmelzviskosität von nicht mehr als etwa 32 Pa.s, gemessen bei einer Scherge­ schwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, und einem Quellverhältnis von etwa 1.3 bis 2.0, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, umfaßt, wobei die Masse um­ faßt:
  • a) etwa 50 bis 70 Gew.-% eines Harzes auf Propylenbasis;
  • b) etwa 15 bis 30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers; und
  • c) etwa 10 bis 30 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs.
2. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei die Schmelzviskosität der Harzmasse auf Propylenbasis etwa 20 bis 32 Pa.s, gemessen bei einer Scherge­ schwindigkeit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, beträgt.
3. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei das Quellverhältnis der Harz­ masse auf Propylenbasis etwa 1.4 bis 1.6, gemessen bei einer Schergeschwindig­ keit von 2432 s-1 und bei einer Temperatur von 240°C, beträgt.
4. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei das Harz auf Propylenbasis ein Blockcopolymer von Propylen mit Ethylen umfaßt.
5. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Elastomer einen Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerkautschuk oder einen Copo­ lymerkautschuk aus Ethylen, Propylen und konjugiertem Dien umfaßt.
6. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Tal­ kum umfaßt.
7. Spritzgeformtes Produkt nach Anspruch 1, wobei die Harzmasse auf Propylen­ basis umfaßt:
  • a) etwa 55 bis 65 Gew.-% Harz auf Propylenbasis;
  • b) etwa 20 bis 25 Gew.-% thermoplastisches Elastomer; und
  • c) etwa 15 bis 25 Gew.-% anorganischer Füllstoff.
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