DE2838636C2 - Polypropylen-Harzmassen und daraus erhaltene Formkörper - Google Patents

Polypropylen-Harzmassen und daraus erhaltene Formkörper

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Description

Die Erfindung betrifft Polypropylen-Harzmassen, die für den Spritzguß zu verwenden sind, und aus diesen hergestellte Formkörper.
Polypropylen wid in sehr weitem Umfang als Vielzweck-Harz angewendet, da es nicht kostspielig isi und außerordentlich gute Eigenschaften besitzt. In jüngerer Zeit sind jedoch in vielen Fällen für Gehäuse und Verschalungen von elektrischen Haushaltsgeräten noch bessere Eigenschaften erforderlich. So ist es beispielsweise nicht möglich, Polypropylen in einer Qualität herzustellen, die alle erforderlichen Eigenschaften im Hinblick auf Glanz, Schlagfestigkeit und Steifigkeit aufweist. In anderen Worten ausgedrückt zeigt Polypropylen, das ausgezeichneten Glanz und ausgezeichnete Schlagfestigkeit hat, geringe Steifigkeit, während Polyproj5 pylen mit ausgezeichnetem Glanz und ausgezeichneter Steifigkeit geringe Schlagfestigkeit zeigt und andererseits Polypropylen mit hoher Schlagfestigkeit und Steifigkeit schlechten Glanz besitzt. Unter den vorstehend erläuterten Umständen wurde von Kunio Goto in »Polymer Blend«, Seiten 168 bis 180, veröffentlicht am 21. November 1970, ein Verfahren zur Verbesserung der Schlagfestigkeit von Polypropylen, das ausgezeichneten Glanz und ausgezeichnete Steifigkeit aufweist, beschrieben, indem man dieses mit Äthylen-Propylen-Kautschuk vermischt. Dieses Verfahren zeigt jedoch den Nachteil, daß die Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und speziell die Steifigkeit und der Glanz ernstlich verschlechtert werden. Es wurde eine Untersuchung über die Verbesserung der Steifigkeit von Äthylen-Propylen-Copolymeren durchgeführt, indem einem Äthylen-Propylen-Copolymeren mit ausgezeichnetem Glanz und ausgezeichneter Schlagfestigkeit ein anorganischer Füllstoff einverleibt wurde. Diese Methode ist jedoch mit praktischen Schwierigkeiten behaftet, da durch das Zumischen des .»■■ι pulverförmigen anorganischen Füllstoffes der Glanz und die Schlagfestigkeit vermindert werden. Außerdem ist bei dieser Methode eine beträchtliche Menge des anorganischen Füllstoffes zur Verbesserung der Steifigkeit notwendig, wodurch eine wesentliche Verminderung der Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Verformbarkeit zusätzlich zu der Verminderung des Glanzes und der Schlagfestigkeit verursacht wird, was ungünstig ist.
Insgesamt läßt sich feststellen, daß gegenwärtig keine Methode zur Verbesserung von sämtlichen drei Eigenschäften, des Glanzes, der Steifigkeit und der Schlagfestigkeit, existiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Polypropylen-Harzmasse mit ausgezeichnetem Glanz, ausgezeichneter Schlagfestigkeit und Steifigkeit zur Verfügung zu stellen, in der alle vorstehend erläuterten Nachteile, die mii üblichen Verfahrensweisen erzielt werden, beseitigt sind.
Es ist speziell Ziel der Erfindung, eine Polypropylen-Harzmasse zu schaffen, die einen Glanz, ausgedrückt durch die Oberflächenreflexion von mehr als 80%, eine Schlagfestigkeit, ausgedrückt als Izod-Schlagfestigkeit von mehr als 5 kg · cm/cm und eine Steifigkeit, ausgedrückt durch einen Elastizitätsmodul bei Zug von mehr als 12 000 kg/cm2 besitzt. Erfindungsgemäß sollen außerdem Formkörper zur Verfügung gestellt werden, die aus
dieser Harzmasse erhalten worden sind.
Wenn der durch die Oberflächenreflexion ausgedrückte Glanz weniger als einen Wert von 80% beträgt, so mi läßt sich diese nachteilige Eigenschaft klar von der Eigenschaft anderer Produkte durch das unbewaffnete Auge unterscheiden und das Produkt hat einen geringen Handelswert. Wenn die als Izod-Schlagfestigkeit ausgedrückte Schlagfestigkeit weniger als 5 kg · cm/cm beträgt, gehen daraus hergestellte, für den Haushalt bestimmte Formkörper, wie Gehäuse von Staubsaugern, leicht unter der Einwirkung eines nur geringen Schlages zu Bruch. Wenn die Steifigkeit, ausgedrückt durch den Zug-Elastizitätsmodul, weniger als 12 000 kg/cm2 beträgt, wird bei br> Formkörpern, ähnlich den vorstehend erwähnten, eine große elastische Verformung erzeugt, selbst wenn diese in üblicher Weise gehandhabt werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Polypropylen-Harzmasse, die ein Propylen-Homopolymeres und Modifizicrmittel enthält. Diese Masse ist dadurch gekennzeichnet, daß als Propylen-Homopolymeres lOOGewichtstei-
le eines fropylen-Homopolymeren (A) mit einer grundmolaren Viskositätszahl (Intrinsic-Viskosität) in Tetralin bei 135° C von mehr als 1 $ und als Modifiziermittel 40 bis 150 Gewichtsteile eines Äthylen- Prqpylen-Copolymeren (B) mit einer grundmolaren Viskositätszahl in Tetralin bei 135° C von 1.4 bis 1,7 und einem Äthylengehalt von 2 bis 15 Mol-% sowie 40 bis 150 Gewichtsteile eines Äthylen-Propylen-Copolymeren (C) mit einer grundmolaren Viskositätszahl in Tetralin bei 135°C von mehr als 13 und einem Äthylengehalt von 2 bis 20 Mol-% vorliegen.
Wenn anstelle der erfindungsgemäßen Masse, welche die Komponenten A, B und C umfaßt, nur die Komponente A für sich angewendet wird, so werden zwar ausgezeichneter Glanz und ausgezeichnete Steifigkeit erzielt, jedoch die Schlagfestigkeit ist gering. Wird nur die Komponente B für sich angewendet, so ist die Steifigkeit gering, wenn auch der Glanz und die Schlagfestigkeit ausgezeichnet sind. Wenn nur die Komponente C für sich eingesetzt wird, so haben die erhaltenen Formkörper schlechten Glanz, wenn auch ausgezeichnete Steifigkeit und Schlagfestigkeit Auch wenn zwei der vorstehend angegebenen drei Komponenten ausgewählt und miteinander kombiniert werden, ist es unmöglich, alle drei Erfordernisse im Hinblick auf Glanz, Steifigkeit und Schlagfestigkeit zu erfüllen. Unter den vorstehend gezeigten Bedingungen werden die genannten drei Bestandteile in festgelegten Mengen miteinander vermischt, um erfindungsgemäß alle drei gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
Der Grund für die Begrenzung der grundmolaren Viskositätszahl (Intrinsic-Viskosität) des Bestandteiles (A) in Tetralin bei 135CC auf mehr als 1,9 besteht darin, das bei einer grundmolaren Viskositätszahl von weniger als 1,9 die Steifigkeit der erhaltenen Masse gering ist Besonders bevorzugt wird eine grundmolare Viskositätszahl von 2.
Der Grund für die Begrenzung der grundmolaren Viskositätszahl des Bestandteils B in Tetralin bei 135° C auf einen Wert im Bereich von 1,4 bis 1,7 besteht darin, daß bei einem Wert der Intrinsic-Viskosität von weniger als 1,4 das Molekulargewicht des Bestandteils B gering ist und daher die Steifigkeit, Zugfestigkeit und Biegefestigkeit dieses Bestandteils niedrig sind. Wenn andererseits die Intrinsic Viskosität mehr als 1,7 beträgt, so sind der Glanz, die Schlagfestigkeit und Verformbarkeit schlecht. Besonders bevorzugt wird ein Wert der grundmolaren Viskositätszahl von 1,5 bis 1,6. Der Gehalt des Bestandteils B an polymerisierten Äthyleneinheiten ist deshalb auf 2 bis 15 Mol-% begrenzt, weil bei einem Anteil von weniger als 2 Mol-% Äthylen die Schlagfestigkeit gering ist und andererseits bei einem Anteil von mehr als 15 Mol-% Äthylen sohlechter Glanz erzielt wird. Speziell dann, wenn der Äthylengehalt weniger als 2 Mol-% und die Intrinsic-Viskosität weniger als 1,4 betragen, so ist sowohl die Schlagfestigkeit als auch die Steifigkeit sehr gering. Wenn der Äthylengehalt mehr als 15 Mol-% und die jo Intrinsic-Viskosität mehr als 1,7 betragen, so ist der Glanz der gebildeten Produkte sehr schlecht. Ein Grund dafür, daß die Menge des Bestandteils B auf 40 bis 150 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Bestandteils A begrenzt ist, besteht darin, daß mit weniger als 40 Gewichtsteilen der Komponente B kein zufriedenstellender Glanz erzielt werden kann und daß andererseits bei einem Anteil von mehr als 150 Gewichtsteilen des Bestandteils B keine zufriedenstellende Steifigkeit erreicht werden kann. Besonders bevorzugt werden 70 bis 120 Gewichtsteile des Bestandteils B pro 100 Gewichtsteile des Bestandteils A.
Der Grund dafür, daß die Intrinsic-Viskosität des Bestandteils C auf mehr als 1,9 begrenzt ist, liegt darin, daß bei einem Wert der Intrinsic-Viskosität von weniger als 1,9 die Steifigkeit, Zugfestigkeit und Biegefestigkeit gering sind. Insbesondere bevorzugt wird eine Intrinsic-Viskosität bzw. grundmolare Viskositätszahl von 2.0 bis 2,1. Der Grund dafür, daß der Äthylengehalt des Bestandteils C auf 2 bis 20 Mol-% begrenzt ist. besteht darin, daß mit weniger als 2 Mol.-% nur geringe Schlagfestigkeit erreicht wird und daß andererseits mit mehr als 20 Mol-% Äthylen die Steifigkeit gering wird. Speziell bevorzugt wird ein Äthylengehalt von 3 bis 5 Mol-%. Der Grund dafür, daß die Menge des Bestandteils C auf 40 bis 150 Gewichtsteile beschränkt ist, liegt darin, daß bei einem Anteil von weniger als 40 Gewichtsteilen des Bestandteils C die Schlagfestigkeit und Steifigkeit gering sind und andererseits bei mehr als 150 Gewichtsteilen des Bestandteils C nur schlechter Glanz erzielt wird. Speziell bevorzugt wird eine Menge von 70 bis 120 Gewichtsteilen. Als Äthylen-Propylen-Copolymere B und C führen im Hinblick auf die Schlagfestigkeit Blockcopolymere zu den ausgezeichneten Ergebnissen.
Erfindungsgemäß können die Steifigkeit, Wärmeverformungstemperatur und die Kriechbeständigkeit noch weiter verbessert werden, wenn 5 bis 120 Gew.-% eines pulverförmigen anorganischen Füllstoffes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,8 μίτι der Harzmasse einverleibt werden, die aus den Bestandteilen A bis C besteht.
Der Grund für die Begrenzung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers auf weniger als 0,8 μιη besieht darin, daß der Glanz merklich vermindert wird, wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser mehr als 0,8 μπι beträgt. Der am stärksten bevorzugte durchschnittliche Teilchendurchmesser beträgt weniger als 0,1 μιη. Die Menge des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes ist deshalb auf 5 bis 120 Gewichtsteile begrenzt, weil bei einer Menge von weniger als 5 Gewichtsteilen des Füllstoffes kaum eine Wirkung des Zusatzes erreicht werden kann und weil andererseits bei mehr als 120 Gewichtsteilen die Schlagfestigkeit merklich vermindert wird. Speziell bevorzugt wird eine Menge von 15 bis 100 Gewichtsteilen des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes.
Unter geeigneten pulverförmigen anorganischen Füllstoffen seien beispielsweise Calciumcarbonat. Magnesi- w) unicarbonat. Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Calciumsulfat, Calciumsulfit, Talcum und andere bekannte Pigmente erwähnt. Unter diesen pulverförmigen anorganischen Füllstoffen werden Calciumcarbonat und Talcum mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,08 μιη bevorzugt. Speziell Calciumcarbonat ist ausgezeichnet im Hinblick auf die Schlagfestigkeit und Talcum führt zu ausgezeichneten Ergebnissen im Hinblick auf die Zugfestigkeit. Beide Füllstoffe mit einem durchschnittlichen Teilchen- tn durchmesser von weniger als 0,08 μτη zeigen eine besonders große Wirkung zur Verbesserung der Steifigkeit, Würnieverforniungstemperatur und Kriechbeständigkeit.
Zur Herstellung der erfindunsgemäßen Harzmasse kann das Kneten der Bestandteile mit Hilfe von Mischwal-
/en, Extrudern, Knetern, Banbury-Mischern oder Schaufelmischern (Henschel-Mischern) erfolgen. Es können jedoch beliebige Kneter angewendet werden, die nicht auf die vorstehend erwähnten beschränkt sind.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand von Beispielen, Vergleichsbeispielen sind Beispielen für gebräuchliche Massen erläutert
Beispiele 1 bis 19
Die in Tabelle 1 gezeigten Bestandteile für jedes der Beispiele wurden mit Hilfe eines elektrisch beheizten Walzenmischers geknetet mit Hilfe einer Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und dann mit Hilfe einer
ίο Spleißvorrichtung mit in Reihe angeordneter Schnecke zu Formkörpern verformt Der Glanz, die Schlagfestigkeit, Steifigkeit und Zugfestigkeit der Formkörper wurden bestimmt Die Izod-Schlagfestigkeit wurde als Maß für die Schlagfestigkeit gewählt, und der Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung wurde als Maß für die Steifigkeit benutzt Als Maß für den Glanz dieme die Oberflächenreflexion. Die Gleichmäßigkeit der Färbung. d.h. die Färbeeigenschaften, der Formkörper wurden ebenfalls bestimmt Bei dieser Prüfung wurden 100 roi
is gefärbte Formkörper mit dem unbewaffneten Auge geprüft um festzustellen, ob sie gleichmäßig oder ungleichmäßig gefärbt waren.
Die Ergebnisse dieser Bestimmungen für die Beispiele sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle I
Bei Komponente A Menge Komponente B Äthylengehalt Menge Komponente C Äthylengehalt Menge Komponente D durchschnittlicher Menge
spiel Intrinsic- Intrinsic- Intrinsic- Art Teilchendurchm.
Viskosität (Gew.-Tl.) Viskositäl (MoI-0/!)) (Gew.-Tl.) Viskosität (Mol-%) (Gew.-Tl.) (μηι) (Gew.-Tl.)
1.9 1,9 1,9 2,2 1,9 2,0 2,1 2,1 2,1 2,1 1,9
2,0
1,9 2,2 1,9
2,1 2,0 1,9 2,0
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
100
100 100 100
100 100 100 100
1,4 1.7 1,4 1,6 1,6 1,4 1,6 1,7 1,5 1,4 1,4
1,7
1.4 1,6 1,6
1,6 1,4 1,5 1,5
2,0 2,0 3,0 5,0 10,0 15,0 7,0 5,0 7,0 5,0 2,0
40 40
100 40
100 70 50 40 40
150 40
40
100
40
100
60 50 40 50
1,9 2,2 1,9 2,2 2,1 1,9 2,1 2,2 2,3 1.9 1,9
2,2
1,9 2,0 2,1
2,0 1,9 2,0 2,1
2,0 2,0
15,0 5,0 7,0 8,0
10,0 7,0 7.0 5,0 2,0
2,0
15,0 5,0 7,0
3,0 5,0 5,0 6,0
40 40
100 40
100 70 40 40 70 40 40
40
100
40
100
40 50 60 50
Calcium- 0,6
carbonat
Calcium- 0,6
carbormt
Talkum 0,08
Talkum 0,1
Calcium- 0,2
carbonat
Calcium- 0,08
carbonat
Caicium- 0,3
carbonat
Calcium- 0,6
carbonat
Calcium- 0,2
carbonat
120 50
30 10
100 80 60 40
σ co σ
Tabelle Beispiel
Oberflächenreflexion
Schlagfestigkeit
(kg · cm/cm2)
Elastizitätsmodul unterzug
(kg/cm2)
Zugfestigkeit (kg/cm2)
Färbbarkeit C'/o)
1 88
2 88
3 86
4 87
5 88
6 85
7 85
8 85
ο 83
10 84
11 80
12 80
13 82
14 83
15 83
16 80
17 80
18 81
19 82
Anmerkung: [
5,1 13 500 315 100
5,2 13 400 300 100
5,9 13 500 285 100
5,2 13 200 300 100
6,0 13 100 280 100
6,0 13 200 290 100
5,3 13 100 305 100
5,1 13 200 310 100
5,3 13 600 310 100
6,2 13 500 290 100
5,0 14 900 300 98
5,0 13 900 290 99
5,8 13 200 295 100
5,1 14 600 300 99
5,4 13 200 295 100
5,1 14 000 280 98
5,0 13 800 288 99
5,1 13 700 295 99
5,3 13 200 300 99
Die Zahlenwerte in der Spalte für die Färbbarkeit geben den prozentualen Anteil an gleichmäßig gefärbten Formkörpern an.
Bei Formkörpern, speziell Vielzweck-Formkörpern, sind die Färbeeigenschaften, wie die Anfärbbarkeit, sehr wichtig. Die Färbbarkeit ist einer der äußerst wichtigen Faktoren, die den Handelswert des Produkts bestimmen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    3. Polypropylen-Harzmasse und daraus hergestellter Formkörper, bestehend aus einem Propylen-Homopolymeren, das durch einen Zusatz von Äthylen-Propylen-Copolymeren modifiziert ist, und gegebenenfalls
    (D) 5 bis 120 Gew.-% eines pulverförmigen anorganischen Füllstoffes mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 0,8 μηι, dadurch gekennzeichnet, daß der Harzbestandteil aus(A) 100Gewichtsteilen eines Propylen-Homopolymeren mit einer grundmolaren Viskositätszahl in Tetralin bei 135° C von 1,9 oder mehr als Propylen-Homopolymeres und (B) 40 bis 150 Gewichtsteilen eines Äthylen-Propylen-Copolymeren mit einer grundmolaren Viskositätszahl in Tetralin bei 135°C von 1,4 bis 1,7 und einem Äthylengehalt von 2
    ίο bis 15 Mol-% und (C) 40 bis 150 Gewichtsteilen eines Äthylen-Propylen-Copolymeren mit einer grundmolaren Viskositätszahl in Tetralin bei 135°C von 1,9 oder mehr und einem Äthylengehalt von 2 bis 20 Mol-°'h als Modifiziermittel besteht
    2. Propylen-Harzmasse bzw. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Äthylen-Propylen-Copolymeres (B) ein Blockcopolymeres vorliegt.
    3. Polypropylen-Harzmasse bzw. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
    Äthylen-Propylen-Copolymeres(C) ein Blockcopolymeres vorliegt
    4. Polypropylen-Harzmasse bzw. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Propylen-Homopolymere (A) eine grundmolare Viskositätszahl in Tetralin bei 135°C von mehr als 1,9 hat.
    5. Polyprppylen-Harzmasse bzw. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß sie als pulverförmigen anorganischen Füllstoff (D) Calciumcarbonat und/oder Talkum mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,08 μπι enthält.
DE2838636A 1977-09-05 1978-09-05 Polypropylen-Harzmassen und daraus erhaltene Formkörper Expired DE2838636C2 (de)

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