DE4406532A1 - Formprodukt aus einem Polypropylenharz - Google Patents

Formprodukt aus einem Polypropylenharz

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formprodukt aus einem Polypropylenharz.
Polypropylenharze sind thermoplastische Harze, die hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise Biegefestigkeit, Elastizitätsmodul und chemische Bestän­ digkeit ausgezeichnet sind und außerdem preiswert herzustellen sind. Sie werden zur Herstellung einer großen Vielzahl von Formprodukten verwendet, beispielsweise Teilen für Automobile, Industriemaschinen und elektrischen Geräten für Haushaltszwecke. Diese Harze weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie für thermische Ausdehnung und Kon­ traktion sehr empfänglich sind und daher typischerweise zu Formprodukten führen, die keine gute Formbeständigkeit aufweisen.
Eine Vielzahl von Verbesserungen wurde vorgeschlagen, beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 21,145/1986, 34,048/1986, 153,334/1987, 186,754/1988, 271,450/1989 und 311,533/1990 sowie in der japanischen Patentver­ öffentlichung Nr. 2,620/1992. Der Inhalt aller dieser Druckschriften wird durch die In­ bezugnahme in die vorliegende Anmeldung übernommen. Die in den genannten Doku­ menten offenbarten Polypropylenharze weisen jedoch einen linearen Ausdehnungskoeffi­ zienten im Bereich von 5,0 × 10-5 bis 9,0 × 10-5 cm/cm/K auf. Sie unterliegen daher immer noch einer thermischen Expansion und Kontraktion und sind nur schwer zur Herstellung von Formprodukten mit guter Formbeständigkeit zu verwenden, insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von schlanken Formteilen wie beispielsweise Seiten-Formteilen, Kofferraum-Formteilen, Seiten-Zierteilen, Tür-Formteilen im unteren Bereich und Stoßfängern für Automobile.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde daher viel Mühe in umfängliche For­ schungsarbeiten und experimentelle Untersuchungen investiert, um ein Polypropylenharz mit einem niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als im Stand der Technik zu erhalten. Folglich wurde von den Erfindern früher ein Formprodukt mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 3,0 × 10-5 bis 3,9 × 10-5 cm/cm/K entwickelt, das ein hohes Maß an Formbeständigkeit aufweist. Dies wurde in der japanischen offenge­ legten Patentanmeldung Nr. 8,744/1992 offenbart, deren Inhalt durch die Inbezugnahme in die vorliegende Beschreibung übernommen wird. Das dort offenbarte Produkt wird gebildet aus Polypropylen, einem amorphen Ethylen-α-Olefin-Copolymer und einem faserartigen Füllstoff. Seine Polymerkomponente umfaßt 30 bis 70 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes (PP) und 30 bis 70 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-α-Olefin- Copolymers (wie beispielsweise EPR), das eine Mooney-Viskosität von weniger als 70 aufweist und 60 bis 85 Gew.- % des Produkts einnimmt, während das EPR ein Seiten­ verhältnis von 5 oder mehr aufweist und in einer flachen Ebene verteilt ist, um einen niedrigeren Wert des Koeffizienten der linearen Ausdehnung (linearen Ausdehnungs­ koeffizienten) zu ermöglichen. Das Produkt weist jedoch eine Oberfläche auf, die klebri­ ger ist als die eines typischen, PP, EPR und einen faserartigen Füllstoff enthaltenden Produkts. Wenn das Harz zur Herstellung eines Spritzgieß-Formprodukts verwendet wird, das keine geprägte Oberfläche, sondern eine spiegelblanke Oberfläche aufweist, besteht eine Neigung dazu, daß das Produkt in der Form hängenbleibt. Es ist schwierig zu ent­ formen, und es besteht folglich eine gewisse Wahrscheinlichkeit, daß das Produkt ver­ formt oder beschädigt wird.
Erfindungsgemäß wurde daher eine Anzahl von Modifikationen in Betracht gezogen, um ein Formprodukt aus einem Polypropylenharz zu erhalten, das leicht aus der Form zu entnehmen ist. Die Modifikationen schließen die folgenden ein:
  • (1) Die Anwendung einer längeren Kühlzeit;
  • (2) die Aufbringung eines Formtrennmittels auf die Form;
  • (3) die Verwendung von EPR in niedrigerem Mengenanteil;
  • (4) die Verwendung eines EPR mit einem höheren Molekulargewicht;
  • (5) die Verwendung eines faserartigen Füllstoffs in einer höheren Menge; und
  • (6) die Verwendung von zwei oder mehr Arten EPR mit unterschiedlichen Zusammen­ setzungen und physikalischen Eigenschaften.
Diese Modifikationen wurden jedoch als unerwünscht befunden, und zwar aus den folgenden Gründen:
  • (1) Die Anwendung einer längeren Abkühlzeit führt zu einem längeren Form­ zyklus.
  • (2) Die Aufbringung eines Formtrennmittels macht ein automatisches Formver­ fahren unmöglich.
  • (3) und (4) Die Verwendung von EPR in einem niedrigeren Mengenanteil oder die Verwendung eines EPR mit einem höheren Molekulargewicht führt zu einem Harz mit einem hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten und folglich zu einem Formprodukt mit niedriger Formbeständigkeit.
  • (5) Die Verwendung des faserartigen Füllstoffs in höherem Mengenanteil führt zu einer Verringerung der Schlagfestigkeit und Formbarkeit; und
  • (6) obwohl die Verwendung von zwei oder mehr Arten EPR in den vorstehend erwähnten Publikationen des Standes der Technik offenbart ist, enthält keine dieser Publikationen irgendeinen Vorschlag, der die Verbesserung sowohl der Formbeständigkeit eines Formprodukts als auch der Entform­ barkeit aus der Form ermöglicht.
Unter diesen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Formprodukt aus einem Polypropylenharz bereitzustellen, das eine exzellente Formbeständigkeit und Entformbarkeit aus einer Form nach dem Spritzgießen aufweist, und aus einem Material mit hoher Formbarkeit gebildet wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Formprodukt, das aus einem Material gebildet ist, das 65 bis 95 Gew.- % einer Polymerzubereitung, die 45 bis 70 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes mit einem Schmelzindex (melt flow rate; X) von 10 bis 60 g/10 min aufweist, und 0 bis 8 Gew.-% Ethylen enthält und außerdem 30 bis 55 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-α-Olefin-Copolymers (EO-Copolymers) enthält und 5 bis 35 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs umfaßt, wobei der Mengenanteil (C) des EO-Copolymers und der Mengenanteil (D) des Füllstoffs die Beziehung aufweisen, die ausgedrückt wird als D < 155-37 ln C. Das EO-Copolymer umfaßt 30 bis 60 Gew.-% eines hochmoleku­ laren EO-Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 380 000 bis 1 000 000 und 40 bis 70 Gew.- % eines niedermolekularen EO-Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150 000 bis 330 000. Das Produkt weist einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der den Wert 5 × 10-5 cm/cm/K nicht übersteigt.
Fig. 1 ist eine Grafik, die die Mengenanteile an hochmolekularem EPR (H-EPR) und niedermolekularem EPR (L-EPR) zeigt, die bei der Herstellung von Proben der Form­ produkte aus Polypropylenharzen verwendet werden, sowie deren lineare Ausdehnungs­ koeffizienten; und
Fig. 2 ist eine Grafik, die die Mengenanteile an EPR und Talkum zeigt, die zur Her­ stellung von Proben von Formprodukten aus Polypropylenharzen verwendet wurden, sowie deren linearer Ausdehnungskoeffizienten.
Die Erfindung betrifft ein Formprodukt, das aus einem Material gebildet ist, das 65 bis 95 Gew.- % einer Polymerzubereitung umfaßt, wobei die Zubereitung 45 bis 70 Gewichts­ teile eines Polypropylenharzes mit einem Schmelzindex (melt flow rate; X) von 10 bis 60 g/10 min umfaßt und 0 bis 8 Gewichtsteile Ethylen und 30 bis 55 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-α-Olefin-Copolymers (EO) enthält und auch 5 bis 35 Gew.-% eines an­ organischen Füllstoffs enthält, wobei der Mengenanteil (C) des EO-Copolymers und der Mengenanteil (D) des Füllstoffs der Beziehung gehorchen: D < 155-37 ln C. Das EO- Copolymer umfaßt 30 bis 60 Gew.-% eines hochmolekularen EO-Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 380 000 bis 1 000 000 und 40 bis 70 Gew.-% eines niedermolekularen EO-Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150 000 bis 330 000. Das Formprodukt weist einen linearen Ausdehnungskoeffizien­ ten auf, der 5 × 10-5 cm/cm/ K nicht übersteigt.
Entsprechend den am meisten hervorstechenden Merkmalen der vorliegenden Erfindung weist das Polypropylenharz einen Schmelzindex (X) von 10 bis 60 g/10 min auf, umfaßt das EO-Copolymer ein hochmolekulares EO-Copolymer mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 380 000 bis 1 000 000 und ein niedermolekulares EO-Copolymer mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150 000 bis 330 000 und weist das Formprodukt einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der 5,0 × 10-5 cm/cm/K nicht übersteigt.
Das Formprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt 65 bis 95 Gew.-% einer Polymerzubereitung und 5 bis 35 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs. Wenn der Mengenanteil der Polymerzubereitung geringer ist als 65 Gew.-%, weist das Produkt einen unerwünscht niedrigen Wert der Schlagfestigkeit und eine schlechte Oberflächenqua­ lität auf. Wenn der Wert 95 Gew.-% übersteigt, weist das Produkt einen linearen Aus­ dehnungskoeffizienten auf, der 5,0 × 10-5 cm/cm/ K übersteigt.
Die Polymerzubereitung umfaßt 45 bis 70 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes und 30 bis 55 Gewichtsteile eines EO-Copolymers (amorphes Ethylen-α-Olefin-Copolymer). Wenn der Mengenanteil des Polypropylenharzes geringer ist als 45 Gewichtsteile ist der Mengenanteil des EO-Copolymers so hoch, daß es schwierig wird, das Formprodukt aus der Form zu entformen. Außerdem weist das Produkt ein schlechtes Erscheinungsbild der Oberfläche auf. Wenn der Mengenanteil 70 Gewichtsteile übersteigt, weist das Produkt einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der 5,0 × 10-5 cm/cm/ K übersteigt.
Das Polypropylenharz umfaßt 0 bis 8 Gew.-% Ethylen und 92 bis 100 Gew.-% Polypro­ pylen. Wenn der Mengenanteil (Y) an Ethylen 8 Gew.-% übersteigt, wird es schwierig, das Formprodukt aus der Form zu entformen. Das Polypropylenharz weist einen Schmelz­ index (melt flow rate; X) von 10 bis 60 g/10 min auf, gemessen bei 230°C unter einer Belastung von 2,16 kg/cm2. Wenn der Schmelzindex geringer ist als 10 g/10 min, weist die Formmischung eine unerwünscht niedrige Fließfähigkeit auf. Dies macht einen unerwünscht langen Formzyklus erforderlich. Außerdem hat das geformte Produkt ein schlechtes Erscheinungsbild der Oberfläche. Wenn der Schmelzindex 60 g/10 min über­ steigt, ist das EO-Copolymer weniger einheitlich verteilt, und das Formprodukt weist ein schlechtes Erscheinungsbild der Oberfläche auf.
Der Mengenanteil (Y) an Ethylen liegt vorzugsweise bei 0,3 bis 7,0% und noch mehr bevorzugt von 0,5 bis 6,0 Gew.-%. Der Schmelzindex (X) des Harzes und der Mengen­ anteil (Y) an Ethylen stehen vorzugsweise in einer Beziehung zueinander, die ausgedrückt wird durch Y 0,08 X + 3,4, um sicherzustellen, daß das Formprodukt eine besonders gute Ausgewogenheit zwischen seinem linearen Ausdehnungskoeffizienten und der Entformbarkeit aus der Form zeigt.
Das Polypropylenharz kann ein Homopolymer wie beispielsweise Homopolypropylen oder ein statistisches Propylen-Ethylen-Copolymer oder ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer oder auch eine Mischung daraus sein. Die Mischung kann außerdem ein modifiziertes Polypropylenharz enthalten, d. h. ein Polypropylenharz, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem Derivat davon und einem organischen Oxid modifiziert ist.
Das EO-Copolymer umfaßt 30 bis 60 Gew.-% eines hochmolekularen EO-Copolymers und 40 bis 70 Gew.-% eines niedermolekularen EO-Copolymers. Wenn der Mengenanteil des hochmolekularen EO-Copolymers niedriger liegt als 30 Gew.-%, kann keine zufrie­ denstellende Verbesserung im Hinblick auf die Entformbarkeit des Formprodukts aus der Form erhalten werden. Wenn der Mengenanteil 60 Gew.-% übersteigt, weist das Form­ produkt einen unerwünscht hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf.
Das hochmolekulare EO-Copolymer weist ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 380 000 bis 1 000 000 auf. Wenn das Gewichtsmittel des Molekulargewichts geringer ist als 380 000, liegt es so nahe dem entsprechenden Wert des niedermolekularen EO-Copo­ lymers, daß keine zufriedenstellende Verbesserung im Hinblick auf die Entformbarkeit des Formprodukts erreicht werden kann. Wenn der Wert 1 000 000 übersteigt, weist das Formprodukt einen unerwünscht hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten und ein schlechtes Erscheinungsbild der Oberfläche auf.
Das niedermolekulare EO-Copolymer weist ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150 000 bis 330 000 auf. Die Verwendung jedes beliebigen Copolymers mit einem Molekulargewicht von weniger als 150 000 ist unerwünscht wegen dessen hoher Kristalli­ nität. Die Verwendung irgendeines Copolymers mit einem Molekulargewicht über 330 000 ist ebenfalls unerwünscht, da dessen Molekulargewicht zu nahe an dem des hochmolekula­ rem EO-Copolymers liegt.
Das amorphe Ethylen-α-Olefin-Copolymer (EO-Copolymer) ist ein Copolymer aus Ethylen und einem oder mehr als einem α-Olefin wie beispielsweise Propylen, Buten-1, Hexen-1, Decen-1, 4-Methylbuten-1 und 4-Methylpenten-1. Der Begriff "amorph" bedeutet, daß das Copolymer im wesentlichen keine kristalline Phase aufweist. Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPR), welcher ein Copolymer aus Ethylen und Polypropylen ist, weist einen besonders niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf.
Der Mengenanteil (C) des amorphen EO-Copolymers und der Mengenanteil (D) des anorganischen Füllstoffs werden so gewählt, daß sie der Beziehung gehorchen, die ausgedrückt wird durch D < 155-37 ln C, worin ln der natürliche Logarithmus ist. Diese Beziehung ist essentiell zum Erreichen eines linearen Ausdehnungskoeffizienten, der 5,0 × 10-5 cm/cm/ K nicht übersteigt (siehe Fig. 2).
Der anorganische Füllstoff kann ein faserartiger oder nicht-faserartiger Füllstoff oder ein Füllstoff sein, der beispielsweise eine flockenartige Form aufweist, oder Mischungen daraus. Spezielle Beispiele des faserartigen Füllstoffs sind Kaliumtitanat-, Magnesium­ oxysulfat-, Aluminiumborat-, Calciumcarbonat-, Calciumsulfat- oder Zinkoxid-Whisker, Wollastonit und Glasfasern oder Carbonfasern oder Mischungen daraus. Der faserartige Füllstoff wirkt zusammen mit dem amorphen EO-Copolymer und trägt dazu bei, einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu erhalten. Die Kaliumtitanat-Whisker beispielsweise sind ein exzellentes faserartiges Füllmaterial aus Sicht der physikalischen Eigenschaften und der Formbeständigkeit. Beispiele der nicht-faserartigen Füllstoffe schließen Talkum und Glimmer, die flockenartig sind, und Calciumcarbonat in Granulat­ form ein.
Die Formungszubereitung für das Formprodukt der vorliegenden Erfindung kann außer­ dem verschiedene Materialien enthalten, die zur Steuerung seiner mechanischen Eigen­ schaften, der Fließfähigkeit usw. verwendbar sind. Diese schließen kristallines Polyethylen wie beispielsweise Polyethylen hoher oder niedriger Dichte und ein Olefin-Copolymer wie beispielsweise ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer sowie ein weichmachendes Mittel (Weichmacher), einen Oxidationsinhibitor sowie ein Mittel zur Absorption ultravioletter Strahlung, ein Gleitmittel, ein antistatisches Mittel, ein Nukleierungsmittel, ein Pigment, ein flammenhemmendes Mittel, ein Streckmittel und ein Verarbeitungshilfsmittel ein.
Die Materialien zur Bildung einer Formungszubereitung werden geschmolzen und in beispielsweise einem Einzelschneckenextruder oder einem Doppelschneckenextruder, einem Kneter, einem Brabender-Mischer oder einem Banbury-Mischer bei einer Tempera­ tur zusammen geknetet, die wenigstens gleich der Schmelztemperatur des Polypropylen­ harzes ist. Dann wird die Zubereitung üblicherweise pelletisiert, und die Pellets werden beispielsweise mittels Spritzgießen, Extrudieren oder Blasformen in eine gewünschte Form gebracht.
Das Formprodukt der vorliegenden Erfindung ist nützlich als eines von verschiedenen Teilen für Automobile wie beispielsweise Seiten-Formteile, Stoßfänger und Seiten-Zier­ teile, Teile von Schiffen oder Teile anderer elektrischer oder mechanischer Vorrichtungen. Es ist beispielsweise nützlich für einen Gegenstand, für den sowohl ein hoher Wert der Formbeständigkeit als auch eine spiegelglatte Oberfläche erforderlich sind.
Das Formprodukt der vorliegenden Erfindung weist einen linearen Ausdehnungskoeffizien­ ten auf, der 5,0 × 10-5 cm/cm/°C oder niedriger beträgt. Es weist also einen hohen Wert der Formbeständigkeit auf und unterliegt keiner merklichen thermischen Ausdehnung oder Kontraktion. Außerdem ist es leicht nach dem Spritzgießen aus der Form zu entnehmen und ist von hoher Formbarkeit. Daher kann das Formprodukt gemäß der Erfindung an einem anderen Gegenstand ohne die Hilfe einer Metalleinlage oder eines anderen Verstär­ kungsteils befestigt werden, selbst wenn es eine längliche Form aufweist. Dabei sorgt seine leichte Entformbarkeit für eine spiegelglatte Oberfläche.
Das Formprodukt der vorliegenden Erfindung weist einen niedrigen linearen Ausdeh­ nungskoeffizienten auf, wie dies vorstehend beschrieben ist. Das niedermolekulare EO- Copolymer ist besser mit dem Polypropylen verträglich als das hochmolekulare EO- Copolymer, während das letztgenannte eine niedrigere Schmelzviskosität aufweist. Im Rahmen der Erfindung existieren das hochmolekulare und das niedermolekulare EO- Copolymer nicht unabhängig voneinander in dem Formprodukt. Vielmehr schließt das niedermolekulare EO-Copolymer das hochmolekulare EO-Copolymer ein. Die Kom­ bination des hochmolekularen mit dem niedermolekularen EO-Copolymer ist also dem niedermolekularen LEO-Copolymer allein im Hinblick auf dessen Wirkung, einen niedri­ gen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu erreichen, vergleichbar. Das hochmolekulare EO-Copolymer bildet eine feine unebene Oberfläche auf dem Formprodukt, was sein leichtes Entformen aus der Form erleichtert. Das EO-Copolymer ist einheitlich in einer flachen Ebene nicht nur in der Haut des Formprodukts, sondern auch in seinem Kern verteilt. Es wird angenommen, daß dies der Grund dafür ist, daß das Formprodukt der vorliegenden Erfindung einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die Beispiele dienen nur veranschaulichenden Zwecken, wie Fachleute in diesem Bereich der Technik sofort realisieren. Es ist nicht be­ absichtigt, daß die Beispiele den Umfang der Erfindung auf die darin offenbarten Aus­ führungsformen beschränken.
Es wurde eine Vielzahl von Proben, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsproben darstellen, mit Ausnahme von Probe E15 gemäß der vorliegenden Erfindung, hergestellt, indem man Polypropylenharze (PP), wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind, und amorphe Ethylen-α-Olefin-Copolymere (EO-Copolymere) oder Ethylen-Propy­ len-Kautschuke (EPR), wie sie in Tabelle 2 gezeigt sind, verwendete. Probe Nr. E15 wurde hergestellt, indem man ein Ethylen-Buten-Copolymer anstelle eines EPR einsetzte.
Die beiden Komponenten und Talkum wurden in den Mengenanteilen, die in den Tabellen 3 bis 7 gezeigt sind, zusammen für die Zeit von 5 min gemischt, indem man hierfür einen Trommelmischer einsetzte. Die Mischung wurde geschmolzen, geknetet und pelletisiert. Als sie geknetet wurde, wurde ein Weichmacher für Kautschuk, beispielsweise Paraffinöl, der Mischung in einem Mengenanteil von 1 bis 15 Gewichtsteilen zugesetzt, wie dies erforderlich war, um die Fließfähigkeit der Zubereitung zu steuern.
Die Pellets wurden dem stromabseitigen Ende der sich in unterschiedliche Richtungen drehenden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit einer Länge L und einem Durchmesser D von 30 mm zugeführt. Sie wurden geschmolzen und unter Bildung von Pellets einer Polypropylenharz-Zubereitung geknetet. Die Pellets wurden bei einer Tempe­ ratur von 220°C geknetet und mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 8 kg pro Stunde extrudiert, wobei man die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken auf 100 Upm einstellte. Die Pellets jeder Zubereitung wurden mit heißer Luft 8 h lang getrocknet und unter Bildung einer geeignet geformten Probe in einer 80-ton-Spritzgießvorrichtung unter Anwendung einer Spritzgießzeit von 10 s und einer Harztemperatur von 210°C spritzge­ formt.
Jede Probe wurde in Bezug auf die Entformbarkeit aus der Form, das Erscheinungsbild der Oberfläche, den linearen Ausdehnungskoeffizienten, das Biegemodul und die Biegefe­ stigkeit bewertet.
Entformbarkeit aus der Form
Jede Probe wurde in Bezug auf die Entformbarkeit sowohl aus einer Form mit einer gehämmerten oder rauhen Oberfläche als auch aus einer Form mit einer spiegelglatten Oberfläche bewertet. Die Entformbarkeit wurde wie folgt bewertet:
exzellente Entformbarkeit aus der Form
○ gute Entformbarkeit
∆ praktisch unannehmbare Entformbarkeit aus der Form
X definitiv unannehmbare Entformbarkeit aus der Form.
Erscheinungsbild der Oberfläche
Jede Probe wurde in Bezug auf das Erscheinungsbild ihrer Oberfläche wie folgt bewertet:
exzellente Entformbarkeit aus der Form
○ gute Entformbarkeit
∆ praktisch unannehmbare Entformbarkeit aus der Form
X definitiv unannehmbare Entformbarkeit aus der Form.
Linearer Ausdehnungskoeffizient
Der lineare Ausdehnungskoeffizient wurde in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach ASTM-D696 bestimmt.
Biegemodul und Biegefestigkeit
Der Biegemodul und die Biegefestigkeit wurden in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach ASTM-D790 bestimmt.
Die Inhaltsstoffe jeder Probe waren die folgenden:
Polypropylenharz
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden Proben mit sieben unterschiedlichen Gehalten an Ethylen (angegeben in Gew.-%) verwendet.
Amorphes Ethylen-α-Olefin-Copolymer
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde ein Ethylen-Propylen-Copolymer (EPR) verwendet.
Anorganischer Füllstoff
Es wurde Talkum verwendet.
Die Ergebnisse sind mit Symbolen oder spezifischen Werten in den Tabellen 3 bis 7 gezeigt.
Tabelle 3 und Fig. 1 zeigen die Bewertung von Proben, die unter Verwendung von niedermolekularem EPR (L-EPR) und hochmolekularem EPR (H-EPR) in verschiedenen Mengenanteilen hergestellt wurden.
Tabelle 4 zeigt die Bewertung von Proben, die unter Verwendung von L-EPR und H-EPR mit unterschiedlichen Kombinationen des Gewichtsmittels des Molekulargewichts herge­ stellt wurden.
Tabelle 5 zeigt die Bewertung von Proben, die unter Einsatz verschiedener Mengenanteile EPR in den Polymerkomponenten [EPR/(PP + EPR)] und unterschiedlichen Mengen­ anteilen Talkum als anorganischem Füllstoff hergestellt wurden.
Tabelle 6 zeigt die Bewertung von Proben, die unter Verwendung von Polypropylenharzen hergestellt wurden, die unterschiedliche Mengenanteile Ethylen enthielten, wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist.
Tabelle 7 zeigt die Bewertung von Proben, die unter Verwendung von niedermolekularen EO-Copolymeren, die verschiedene α-Olefine enthielten, und von unterschiedlichen Mengenanteilen EPR (C) und Talkum (D) hergestellt wurden. Fig. 2 ist eine graphische Wiedergabe der in den Tabellen 5 und 7 gezeigten Ergebnisse.
In den Tabellen 1 bis 7 bedeutet (+), daß der Wert den oberen Grenzwert des Bereichs überschreitet, der erfindungsgemäß definiert ist. (- bedeutet, daß der Wert den unteren Grenzwert des Bereichs nicht erreichte.
In den Tabellen 1 und 3 bis 7 sind A bis E die Polypropylenharze, die zur Herstellung der Proben verwendet wurden, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen, während CF und CG die Harze bedeuten, die zur Herstellung der Vergleichsproben verwendet wurden.
In den Tabellen 2 bis 7 stehen die Angaben LH, LI, LJ und LO für die L-EPR, die zur Herstellung der Proben verwendet wurden, die Ausführungsformen der Erfindung dar­ stellen. HK, HL und HM stehen für die H-EPR, die zur Herstellung der Proben ver­ wendet wurden, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen. CN steht für das H- EPR, das zur Herstellung einer Vergleichsprobe verwendet wurde.
In den Tabellen 3 bis 7 bedeuten E1 bis E15 die Zahlen der Proben, die Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung darstellen, während C1 bis C15 die Zahlen der Vergleichsproben sind. Der Mengenanteil jedes Harzes in dem Formprodukt aus Polypro­ pylenharz ist in den Tabellen in Gew.-% angegeben. H/(H + L) bedeutet das Verhältnis von H-EPR zur Gesamtmenge an EPR, und EPR/(PP + EPR) bedeutet das Verhältnis von EPR zur Gesamtmenge der Polymerkomponenten.
D < 155-37 ln C zeigt die Beziehung, die zwingend zwischen dem Mengenanteil (C) an EPR in den Polymerkomponenten und dem Mengenanteil (D) an Talkum als anorgani­ schem Füllstoff in dem Formprodukt herrschen muß. Das Symbol ○ bedeutet, daß die Beziehung erfüllt ist, während das Symbol X bedeutet, daß die Beziehung nicht erfüllt ist.
Wie aus den Tabellen 3 bis 7 und den Fig. 1 und 2 offensichtlich ist, wurde gefunden, daß die Proben Nr. E1 bis E15 gemäß der Erfindung einen linearen Ausdehnungskoeffi­ zienten aufweisen, der den Wert 5,0 × 10-5 cm/cm/°C nicht übersteigt, eine Biegefestig­ keit von wenigstens 135 kg/cm2 aufweisen und einen Biegemodul von wenigstens 9000 kg/cm2 aufweisen.
Andererseits hatten die Vergleichsproben Nr. C3 bis C5, C7, C8, C11 und C13 bis C15 einen linearen Ausdehnungskoeffizienten, der den Wert 5,0 × 10-5 cm/cm/°C überstieg.
Sie waren also aus Sicht der Formbeständigkeit nicht annehmbar. Außerdem zeigten die Vergleichsproben Nr. C1, C2, C6, C9, C10 und C12 eine nicht zufriedenstellende oder nicht annehmbare Entformbarkeit aus der Form, und die Proben C4, C5, C7, C9 und C11 zeigten ein nicht zufriedenstellendes oder nicht annehmbares Erscheinungsbild der Ober­ fläche.
Fig. 2 bestätigt, daß das Herrschen der Beziehung D < 155-37 ln C zwischen dem Mengenanteil (D) von Talkum und dem Mengenanteil (C) von EPR essentiell dafür ist, daß ein linearer Ausdehnungskoeffizient erreicht wird, der den Wert 5,0 × 10-5 cm/cm/°C nicht übersteigt.
Die Bewertung der verschiedenen Proben, wie sie vorstehend beschrieben wurde, bestätigt den erwünscht niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten des Formprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung und seine erwünscht hohe Biegefestigkeit und seinen erwünscht hohen Biegemodul, sowie dessen Formbeständigkeit, Entformbarkeit aus der Form und Formbarkeit.
Tabelle 1
Polypropylenharze (PP)

Claims (12)

1. Formprodukt aus einem Polypropylenharz mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten bis zu 5,0 × 10-5 cm/cm/°C, wobei das Formprodukt gebildet ist aus 65 bis 95 Gew.-% einer Polymerzubereitung und 5 bis 35 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs,
  • - worin die Polymerzubereitung 45 bis 70 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes und 30 bis 55 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-α-Olefin-Copolymers umfaßt;
  • - worin das Polypropylenharz einen Schmelzindex (melt flow rate) von 10 bis 60 g/10 min aufweist und 0 bis 8 Gew.-% Ethylen enthält; und
  • - worin das Ethylen-α-Olefin-Copolymer 30 bis 60 Gew.-% eines hochmolekularen Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 380 000 bis 1 000 000 und 40 bis 70 Gew.-% eines niedermolekularen Copolymers mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 150 000 bis 330 000 umfaßt; und
  • - worin der Mengenanteil des Füllstoffs und der Mengenanteil des Ethylen-α-Olefin- Copolymers der folgenden Beziehung gehorcht: D < 155-37 ln C,- worin D der Mengenanteil des Füllstoffs ist, C der Mengenanteil des Ethyylen-α- Olefin-Copolymers ist und in den natürlichen Logarithmus bedeutet.
2. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 1, worin das Polypropylen­ harz 0,3 bis 7,0 Gew.-% Ethylen enthält.
3. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 2, worin das Polypropylen­ harz 0,5 bis 6,0 Gew.-% Ethylen enthält.
4. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Schmelzindex (X) des Harzes und der Mengenanteil (Y) an Ethylen der folgenden Beziehung gehorchen: Y 0,8 X + 3,4.
5. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Polypropylenharz ein Copolymer oder mehr als ein Copolymer ist, das aus der Gruppe Homopolypropylen, statistisches Propylen-Ethylen-Copolymer, Propylen-Ethylen- Blockcopolymer und Mischungen daraus gewählt ist.
6. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, worin das Polypropylenharz ein Polypropylenharz, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem Derivat davon modifiziert ist, und ein organisches Oxid enthält.
7. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Copolymer ein α-Olefin oder mehr als ein α-Olefin aufweist, das gewählt ist aus der Gruppe Propylen, Buten-1, Hexen- 1, Decen-1, 4-Methylbuten-1 und 4-Methylpenten-1.
8. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Copolymer ein Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) ist.
9. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der anorganische Füllstoff in einer Form oder in mehr als einer Form vorliegt, die gewählt ist aus der Gruppe Faserform, Nicht-Faserform und Flockenform.
10. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 9, worin der faserartige Füllstoff eine Komponente oder mehr als eine Komponente ist, die gewählt ist aus der Gruppe Kaliumtitanat-Whisker, Magnesiumoxysulfat-Whisker, Aluminiumborat-Whisker, Calciumcarbonat-Whisker, Calciumsulfat-Whisker, Zinkoxid-Whisker, Wollastonit, Glasfaser und Carbonfaser.
11. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 9, worin der faserartige Füllstoff Kaliumtitanat ist.
12. Formprodukt aus einem Polypropylenharz nach Anspruch 9, worin der nicht-faser­ artige Füllstoff eine Komponente oder mehr als eine Komponente ist, die gewählt ist aus der Gruppe flockenförmiges Talkum, flockenförmiger Glimmer und Calciumcarbonat in Granulatform.
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