DE4226516A1

DE4226516A1 - Flächiger Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE4226516A1
Application number: DE19924226516
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ittemann; Horst Dr Baumgartl; Ludwig Wahl; Alois Dr Schlarb; Karl-Ludwig Brentrup
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-02-17
Also published as: CH685437A5; NL9301388A

Description

Die Erfindung betrifft einen flächigen Verbundwerkstoff aus einer Polypropylenmatrix und Verstärkungsfasermatten.

Verbundwerkstoffe aus glasmattenverstärktem Polypropylen (GMPP) werden in zunehmendem Maß im Automobilsektor als Bauteile im nichtsichtbaren Bereich verwendet. Es ist auch schon vorgeschla gen worden, bei der GMPP-Herstellung Rezyklat aus Abfällen der GMPP-Verarbeitung zuzusetzen, um diese einer Wiederverwendung zu zuführen.

Es wurde nun gefunden, daß auch Getränkeflaschendeckel-Rezyklat auf Basis von Polypropylen ganz oder teilweise als Thermoplast- Matrix bei der GMPP-Herstellung verwendet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein flächiger Verbund werkstoff aus einer Polypropylen-Matrix und Verstärkungsfaser matten, bei dem mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% der Matrix aus Getränkeflaschendeckel-Rezyklat besteht.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Getränkefla schendeckel ohne aufwendige Vorbehandlung direkt als Matrix bei der GMPP-Herstellung eingesetzt werden können, und daß Formteile, die aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff hergestellt wur den, nur unwesentlich schlechtere Eigenschaften haben als solche aus Verbundwerkstoffen mit frischer Polypropylenmatrix.

Ein Beispiel für Getränkeflaschendeckel sind Deckel von Coca- Cola-Flaschen. Es handelt sich um Schraubverschlüsse, die mit dem Leergut zusammen zurückgegeben und gesammelt werden. Sie bestehen aus Polypropylen, welches zur Elastifizierung 4-15 Gew.-% Ethylen in Form von Polymerblöcken einpolymerisiert enthält. Zur Erhöhung der Gasundurchlässigkeit enthält der Deckel im allgemeinen eine Schicht aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymerem mit einem Viny lacetat-Gehalt von 4-15 Gew.-%, die bis zu 20% seines Gewichts ausmachen kann.

Die Getränkeflaschendeckel können grundsätzlich ohne Vorbehand lung direkt als Matrixmaterial zur Herstellung des Verbundwerk stoffs eingesetzt werden; es ist jedoch zweckmäßig, sie vorher durch einfaches Waschen zu reinigen und auf eine optimale Teil chengröße von etwa 1-10 mm zu zerkleinern. Dies kann in einfachen Hammermühlen oder Schneidmühlen geschehen, wobei das Schütt volumen von etwa 150 kg/m³ auf etwa 400 kg/m³ zunimmt.

Während des Aufschmelzens im Extruder kann - falls erforderlich - die Viskosität des Rezyklat-Polypropylens verringert werden, indem man es einem peroxidischem Abbau in der Schmelze unter wirft, wobei der Schmelzindex MFI beispielsweise von etwa 7 auf 10 bis 500 (230°C, 2,16 kg) erhöht wird.

Grundsätzlich ist es möglich, die ganze Polypropylen-Matrix aus dem Rezyklat herzustellen, es ist jedoch in vielen Fällen zweck mäßig, frisches Polypropylen zuzumischen. Vorzugsweise hat die Matrix dann folgende Zusammensetzung:

A. 5-100 Gew.-% Getränkeflaschendeckel-Rezyklat,
B. 0-95 Gew.-% frisches Polypropylen,
C. 0-80 Gew.-% eines von B verschiedenen Thermoplasten,
D. 0-70 Gew.-% Rezyklat eines faserverstärkten Polypropylens.

Als frisches Polypropylen B kommt nicht nur Homopolymerisat in Frage, sondern auch Copolymerisate oder Propfpolymerisate des Propylens.

Bevorzugte Thermoplasten C sind Polyamid, Polyethylen, Polycar bonat und Polybutylenterephthalat.

Das Rezyklat D kann aus Abfällen bei der GMPP-Verarbeitung be stehen oder aus wiederaufgearbeiteten Spritzgußteilen.

Die Matrix für den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff wird je nach Zusammensetzung bei Temperaturen zwischen 180 und 260°C auf geschmolzen. Dabei können die üblichen Zusatzstoffe, wie Stabili satoren, Fließhilfsmittel und Farbstoffe zugesetzt werden.

Die Schmelze wird dann mit Verstärkungsfasermatten zusammenge führt, vorzugsweise auf einer Doppelbandpresse, wie in DE-B 29 48 235 beschrieben. Als Verstärkungsfasern werden vor zugsweise Glasfasern eingesetzt, man kann jedoch auch Kohlen stoff-Fasern und Naturfasern, z. B. aus Sisal oder Jute verwenden. Glasfasermatten weisen gewöhnlich eine Flächenmasse von 200 bis 1200 g · m^-2 auf; der Glasfasergehalt des Verbundwerkstoffs be trägt vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%. Die Fasermatten können in genadelter Form und/oder durch Kunstharz gebunden eingesetzt wer den.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe können zugeschnitten und nach üblichen Methoden durch Pressen oder Tiefziehen bei Tempera turen oberhalb des Erweichungsbereichs des Thermoplasten zu Form teilen verarbeitet werden, die z. B. in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und für Haushaltsgeräte Anwendung finden.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

a) Zwei Verstärkungsfasermatten mit einem Flächengewicht von jeweils 340 g · m^-2, bestehend aus harzgebundenen, endlos verlegten Glasfasern wurden mit einem Schmelzefilm, bestehend aus

50 Teile zerkleinertem Rezyklat (aus 90% Polypropylen mit 7% Ethyleneinheiten und 10% Ethylenvinylacetat-Copoly mer mit 8% Vinylacetateinheiten),
50 Teile frischem Polypropylen (MFI 70, 230°C; 2,16 kg),
2 Teile eines Stabilisatorbatches auf Basis eines Gemisches aus sterisch gehindertem Phenolderivat, sterisch gehindertem Triarylphosphat und Dialkylester der Thiopropionsäure in Polypropylen,
1,5 Teile Rußbatch (30% Ruß)

auf einer Doppelbandpresse zu einem Formpreß-Halbzeug mit einem Glasgehalt von 30% und einer Dicke von 2,0 mm verar beitet. Die Schmelzetemperatur an der Extruderdüse betrug 220°C, die Temperatur der Heißpreßzone 230°C, die Kühlpreßzone wurde mit Wasser gekühlt. Das so hergestellte Halbzeug wurde in einem Kontaktofen über die Schmelztemperatur der Matrix erhitzt, in eine auf 40°C temperierte Preßform überführt und dort verdichtet.

b) Versuch a wurde wiederholt, wobei aber 100 Teile frisches Po lypropylen ohne Rezyklat eingesetzt wurde.

c) Die mechanischen Eigenschaften der verdichteten Formteile wurden gemessen:

Beispiel 2

Zwei Verstärkungsfasermatten, bestehend aus genadelten Schnitt glasfasermatten mit einem Flächengewicht von 660 g · m^-2 wurden mit drei Schmelzefilmen aus dem zerkleinerten Rezyklat des Bei spiels 1 auf einer Doppelbandpresse zu einem Fließpreßhalbzeug verarbeitet. Beim Aufschmelzen des Rezyklats wurde dieses durch Peroxid-Zusatz von einem Schmelzindex von 7,8 auf 70 (230°C, 2,16 kg) abgebaut; es wurden die gleichen Mengen Stabilisator und Ruß wie in Beispiel 1 zugesetzt.

Die Schmelzetemperatur an der Extruderdüse betrug 220°C, die Tem peratur der Heißpreßzone der Doppelbandpresse betrug 230°C, die Kühlpreßzone wurde mit Wasser von Raumtemperatur gekühlt.

Die Abzugsgeschwindigkeit wurde zwischen 0,5 m/min und 4 m/min variiert. Die Dicke des entstandenen Halbzeugs liegt bei 3,8 mm bei einem Glasgehalt von 30 Gew.-%.

Mechanische Eigenschaften des umgepreßten Halbzeugs (Aufheiztem peratur 210°C, Halbzeug von 3,8 mm auf 2 mm zusammengepreßt unter gleichzeitigem Fließen):

Zugfestigkeit (geprüft nach EN 61): 52 MPa
Elastizitätsmodul (EN 61, 0,05-0,5% Dehnung): 4200 MPa

Claims

1. Flächiger Verbundwerkstoff aus einer Polypropylenmatrix und Verstärkungsfasermatten, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens 5 Gew.-% der Matrix aus Getränkeflaschendeckel-Rezyklat bestehen.

2. Flächiger Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Matrix folgende Zusammensetzung hat:

A. 5-100 Gew.-% Getränkeflaschendeckel-Rezyklat,
B. 0-95 Gew.-% frisches Polypropylen,
C. 0-80 Gew.-% eines von B verschiedenen Thermoplasten,
D. 0-70 Gew.-% Rezyklat eines faserverstärkten Poly propylens.

3. Flächiger Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rezyklat A folgende Zusammensetzung hat:
80-100 Gew.-% eines heterophasigen Polypropylen/Poly ethylen-Copolymeren mit 4-15 Gew.-% Ethy leneinheiten,
20-0 Gew.-% eines Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren mit 4-15 Gew.-% Vinylacetateinheiten.

4. Flächiger Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstärkungsfasern Glasfasern sind und der Glasfasergehalt 20-60 Gew.-% beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung des flächigen Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getränkeflaschen deckel, ggf. nach Reinigung und Zerkleinerung, in einem Extruder aufgeschmolzen, dabei ggf. mit weiteren Matrixbe standteilen B, C und D vermischt, und die Schmelze mit Ver stärkungsfasermatten zusammen verpreßt wird.