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Das technische Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft eine thermoplastische Harzzusammensetzung. Insbesondere
betrifft sie leichte thermoplastische Harzzusammensetzungen, welche
eine überragende
Festigkeit, Wärmebeständigkeit
und andere wünschenswerte
Eigenschaften aufweisen. Die thermoplastische Harzzusammensetzung
ist verwendbar als Formmasse, um Formkörper zu bilden, wie etwa diejenigen,
welche bei Kraftfahrzeugen als Innenteile verwendet werden.
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Hintergrund
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In
den letzten Jahren hat die Kraftfahrzeugindustrie Wege zur Verringerung
des Fahrzeuggewichts geprüft,
um die Brennstoffeffizienz zu verbessern, was wiederum die Kohlendioxidemissionen
verringert, welche die globale Umwelt negativ beeinflussen. Um das
Fahrzeuggewicht zu verringern, hat sich die Kraftfahrzeugindustrie
auf verschiedene Kraftfahrzeugteile, einschließlich Innenteile, konzentriert,
welche oft aus Zusammensetzungen geformt sind, welche thermoplastische
Harze enthalten. Diese thermoplastischen Harzzusammensetzungen enthalten
normalerweise Füllstoffe,
wie etwa Talk, Glimmer oder verschiedene Fasern, welche auch dazu
neigen, die schwersten Bestandteile des Harzes zu sein. Obwohl diese
Füllstoffe
das Gesamtgewicht der Harzzusammensetzung erhöhen, statten sie den Formteil
auch mit den gewünschten
Eigenschaften der Festigkeit und Wärmebeständigkeit aus. Folglich resultiert
eine einfache Verringerung der Menge an Füllstoff zur Gewichtsverringerung
oft in niedrigen, unbefriedigenden Festigkeits- und Wärmebeständigkeitsstandards
im geformten Teil. Entsprechend ist das Erreichen einer Gewichtsverringerung
durch Verringerung der Füllstoffmenge
im Allgemeinen als unannehmbar betrachtet worden.
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Es
sind verschiedene thermoplastische Harze vorgeschlagen worden, wie
etwa diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 5,998,524; 5,985,971;
5,777,020 und 5,773,515 zu finden sind. Aber alle diese Harze enthalten
Octen. Außerdem
offenbart das US-Patent Nr. 4,734,459 eine Polypropylenzusammensetzung,
welche Polypropylen mit einem Isotaktizitätsindex von > 90 und ein Ethylen/Buten-1-Polymergemisch
enthält.
Aber diese Zusammensetzung weist eine schlechte Wärmebeständigkeit
auf.
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Die
japanische Patentanmeldung 5-279526 offenbart zur Gewichtsverringerung
Harzzusammensetzungen, welche aus einem speziellen kristallinen
Propylen/Ethylenblockcopolymer, einem faserförmigen anorganischen Füllstoff,
Talk, einem Olefinelastomer und/oder Styrolelastomer bestehen. Gemäß der japanischen Patentanmeldung
5-279521 stellt eine solche Harzzusammensetzung eine leichte Harzzusammensetzung
mit hoher Qualität
bereit, welche eine ausreichende Festigkeit, Wärmebeständigkeit und andere physikalische
Eigenschaften beibehält,
während
eine wesentlich niedrigere relative Dichte und ein gutes äußeres Erscheinungsbild
erreicht wird.
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Aber
Harzzusammensetzungen wie in der japanischen Patentanmeldung 5-279526 erfordern
teure Füllmaterialien,
welche sich zu den bereits teuren Herstellungskosten addieren. Folglich
besteht nach wie vor im Fachgebiet ein Bedarf daran, eine ökonomische,
leichte thermoplastische Harzzusammensetzung mit hoher Qualität zu erzeugen,
welche die notwendigen physikalischen Eigenschaften wie etwa Festigkeit
und Wärmebeständigkeit
beibehält.
Diese Erfindung erfüllt
diesen Bedarf.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einer Ausführungsform
betrifft die Erfindung eine thermoplastische Harzzusammensetzung.
Die Zusammensetzung enthält
(a) ein kristallines Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
oder eine Kombination eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers
und eines Propylen-Homopolymers, worin (i) der Ethylengehalt im Bereich
von etwa 2,2 bis etwa 4,2 Gew.% liegt, (ii) der Schmelzindex bei
230°C unter
einer Belastung von 2,16 kg im Bereich von etwa 20 bis etwa 30 g/10
min beträgt
und (iii) der isotaktische/Pentadenanteil des Propylen-Homopolymers,
gemessen durch 13C-NMR, größer als
oder gleich etwa 94% ist. Die Zusammensetzung enthält auch
(b) ein Ethylen-Buten-Gummi, dessen Schmelzindex im Bereich von
etwa 6 bis etwa 8 g/10 min liegt und dessen Dichte im Bereich von 0,860
bis etwa 0,865 g/cm3 liegt und (c) Talk
mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 1 bis
etwa 2 μm.
Der Bestandteil (a) liegt in der Zusammensetzung mit etwa 85 bis
95 Gew.% vor. Der Bestandteil (b) liegt im Bereich von etwa 2 bis
etwa 8 Gew.%. Der Bestandteil (c) liegt im Bereich von etwa 2 bis
etwa 8 Gewichtsteilen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
betrifft die Erfindung eine geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung
der oben beschriebenen thermoplastischen Harzzusammensetzung. In
einer dritten Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen
thermoplastischen Harzes, welches die Schritte des Befüllens einer
Schmelzvorrichtung mit einer thermoplastischen Harzzusammensetzung
wie oben beschrieben und Härten
der geschmolzenen thermoplastischen Harzzusammensetzung zur Bildung
eines Formkörpers
umfasst.
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Ausführliche Beschreibung
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Diese
Erfindung betrifft thermoplastische Harzzusammensetzungen, welche
(a) ein kristallines Propylen-Ethylen-Blockcopolymer oder eine Kombination
eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymerblocks und Propylen-Homopolymer,
(b) ein Ethylen-Buten-Gummi und (c) Talk enthält. Die thermoplastische Harzzusammensetzung
ist leicht, während
sie eine gute Festigkeit und Wärmebeständigkeit
aufweist. Diese Eigenschaften ergeben eine thermoplastische Zusammensetzung
mit hoher Qualität,
welche eine wesentlich geringere relative Dichte aufweist, um eine
Leichtigkeit zu erreichen, während
Festigkeit und Beständigkeit
beibehalten werden. Es sind diese Eigenschaften, welche in Formkörpern, insbesondere
geformten Teilen, welche als Kraftfahrzeuginnenausstattung verwendet
werden, am meisten erwünscht
sind.
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Eine
erfindungsgemäße Harzzusammensetzung,
welche diese wünschenswerten
Eigenschaften aufweist, besitzt eine Dichte von weniger als 0,94
g/cm3, ein Biegemodul von mindestens 20.000
kg/cm2, eine Izod-Schlagzähigkeit
von mehr als 4,9 kg·cm/cm,
eine Durchbiegetemperatur bei Belastung von mindestens 125°C und ein
zufriedenstellendes Verhalten (d. h. kein Brechen) bei dem Dupont-Schlagzähigkeitstest.
In einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt eine erfindungsgemäße thermoplastische
Harzzusammensetzung eine Dichte von weniger als 0,94 g/cm3, ein Biegemodul von mindestens 21.800 kg/cm2, eine Izod-Schlagzähigkeit von mehr als 6,0 kg·cm/cm,
eine Durchbiegetemperatur bei Belastung von mindestens 130°C und ein zufriedenstellendes
Verhalten (d. h. kein Brechen) bei dem Dupont-Schlagzähigkeitstest.
In einer mehr bevorzugten Ausführungsform
besitzt eine erfindungsgemäße thermoplastische
Harzzusammensetzung eine Dichte von weniger als 0,94 g/cm3, ein Biegemodul von mindestens 22.000 kg/cm2, eine Izod-Schlagzähigkeit von mehr als 6,0 kg·cm/cm,
eine Durchbiegetemperatur bei Belastung von mindestens 130°C und ein
zufriedenstellendes Verhalten (d. h. kein Brechen) bei dem Dupont-Schlagzähigkeitstest.
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Die
Mengen der Bestandteile (a) bis (c) werden größtenteils durch die physikalischen
Eigenschaften vorgegeben, die im Endprodukt gewünscht sind, wie etwa die Festigkeit,
Wärmebeständigkeit,
Schlagzähigkeit und
das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung. Die
Menge an Ethylen-Buten-Gummi, Bestandteil
(b), ist bevorzugt groß genug,
um eine ausreichende Schlagzähigkeit
zu erhalten, aber niedrig genug, um eine gute Festigkeit und Wärmebeständigkeitseigenschaften
beizubehalten. Außerdem
enthält
die thermoplastische Harzzusammensetzung ausreichend Talk, Bestandteil
(c), um eine ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeitseigenschaften zu erhalten,
aber wenig genug, so dass der Talk die relative Dichte der thermoplastischen
Harzzusammensetzung und folglich deren Gesamtgewicht nicht wesentlich
erhöht.
Der Rest der thermoplastischen Harzzusammensetzung wird bevorzugt
vom Bestandteil (a) ausgemacht, einem kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
oder einer Kombination von kristallinem Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
und Propylen-Homopolymer.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die thermoplastische Zusammensetzung Bestandteil (a) in einer Menge
im Bereich von etwa 85 bis etwa 95 Gew.%. Das Ethylen-Buten-Gummi,
Bestandteil (c), liegt in einer Menge im Bereich von etwa 2 bis
etwa 8 Gew.% vor. Die Menge des Talks reicht von etwa 2 bis etwa
8 Gew.%. Mehr bevorzugt liegt die Menge des Bestandteils (a) im
Bereich von etwa 87 bis etwa 93 Gew.%, die Menge des Ethylen-Buten-Gummis,
Bestandteil (b), reicht von etwa 4 bis etwa 7 Gew.% und die Menge
an Talk, Bestandteil (c), reicht von etwa 4 bis etwa 7 Gew.%. Am
meisten bevorzugt ist die Menge des Bestandteils (a) 90 Gew.%, die
Menge des Ethylen-Buten-Gummis ist 5 Gew.% und die Menge an Talk
beträgt 5
Gew.%.
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Das
prozentuale Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung
beträgt
100 Gew.%. Die Bestandteile Ethylen-Buten-Gummi und Talk können in
gleichen Anteilen vorliegen oder nicht.
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Wie
oben beschrieben, enthält
die thermoplastische Harzzusammensetzung ein kristallines Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
oder eine Kombination von kristallinem Propylen-Ethylen-Copolymer
und Propylen-Homopolymer, Bestandteil (a). Das kristalline Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
ist ein sequentiell polymerisiertes Copolymer aus einem hochkristallinen
Polypropylen und einem Ethylen-Propylen-Copolymer. Um die vorteilhaften
Eigenschaften der Erfindung zu erreichen, müssen das kristalline Propylen-Ethylen-Blockcopolymer
oder eine Kombination von kristallinem Propylen-Ethylen-Copolymer
und Propylen-Homopolymer, Bestandteil (a), diese drei Kriterien
erfüllen.
Bestandteil (a) besitzt (i) einen Ethylengehalt im Bereich von etwa
2,2 bis etwa 4,2 Gew.%; (ii) einen Schmelzindex bei 230°C unter einer
Belastung von 2,16 kg im Bereich von etwa 20 bis etwa 30 g/10 min
und (iii) für
eine Kombination von kristallinem Propylen-Ethylen-Copolymer und Propylen-Homopolymer,
einen isotaktischen/Pentadenanteil des Propylen-Homopolymers, gemessen
durch 13C-NMR, von größer als oder gleich etwa 94%.
Kristalline Propylen-Ethylen-Blockcopolymere und Kombinationen eines
kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers und Propylen-Homopolymers, welche
diese Kriterien erfüllen,
sind von kommerziellen Anbietern erhältlich.
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Im
Hinblick auf das Kriterium (i) ist der Ethylengehalt von Bestandteil
(a) bevorzugt niedrig genug, um eine ausreichende Schlagzähigkeit
bereitzustellen, während
er hoch genug ist, um eine gute Festigkeit und Wärmebeständigkeitseigenschaften beizubehalten.
Insbesondere liegt der Ethylengehalt der kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymerzusammensetzung
bevorzugt im Bereich von etwa 2,2 bis etwa 4,2 Gew.%. Mehr bevorzugt
liegt der Ethylengehalt im Bereich von etwa 2,2 bis etwa 3,2 Gew.%.
Am meisten bevorzugt beträgt
der Ethylengehalt 2,7 Gew.%. Der Ethylengehalt kann gemessen werden
durch Verfahren, welche Fachleuten bekannt sind. Beispielsweise
kann der Ethylengehalt durch Infrarotspektroskopie oder durch Analyse
der Absorptionscharakteristika der Methylbase und Methylenbase unter
Verwendung des Kalibrierungskurvenverfahrens bestimmt werden.
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Der
Schmelzindex, Kriterium (ii) des Bestandteils (a), ist hoch genug,
um eine ausreichende Schlagzähigkeit
bereitzustellen, während
er niedrig genug ist, um gute Verformbarkeitseigenschaften in der
Zusammensetzung bereitzustellen. Insbesondere liegt der Schmelzindex
von Bestandteil (a) im Bereich von etwa 20 bis etwa 30 g/10 min
bei 230°C
unter einer Belastung von 2,16 kg. Mehr bevorzugt liegt der Schmelzindex
im Bereich von etwa 21 bis etwa 28 g/10 min und am meisten bevorzugt
beträgt
er 25 g/10 min.
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Wenn
der Bestandteil (a) eine Kombination eines kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers
und Propylen-Homopolymers ist, können
die kristalline Propylen-Ethylen-Blockcopolymerzusammensetzung und
das Propylen-Homopolymer vorab zusammengemischt werden, d. h. ehe
das Ethylen-Buten-Gummi und Talk zugegeben worden sind. Alternativ
kann das Propylen-Homopolymer zu der kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymerzusammensetzung
zugegeben werden, nachdem das Ethylen-Buten-Gummi und der Talk zugegeben
worden sind.
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Im
Hinblick auf das Kriterium (iii) kann das Propylen-Homopolymer im
Bestandteil (a) verwendet werden, um die Festigkeit und Wärmebeständigkeitseigenschaften
der thermoplastischen Harzzusammensetzung zu verbessern. In solch
einer Ausführungsform
besitzt das Propylen-Homopolymer einen isotaktischen/Pentadenanteil
von 94% oder mehr, gemessen durch 13C-NMR.
Mehr bevorzugt ist der isotaktische/Pentadenanteil 97% oder größer. Eine
isotaktische/Pentaden-Prozentangabe ist eine gute Anzeige für die Eigenschaften
der Festigkeit und Wärmebeständigkeit
einer Zusammensetzung.
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Bestandteil
(b) der thermoplastischen Polymerzusammensetzung ist ein Ethylen-Buten-Gummi.
Das Ethylen-Buten-Gummi besitzt einen Schmelzindex, welcher eine
gute Oberflächenschlagzähigkeit
bei niedrigen Temperaturen bereitstellt. Insbesondere liegt der
Schmelzindex des Ethylen-Buten-Gummis im Bereich von etwa 5 bis
etwa 10 g/10 min, gemessen bei 230°C unter einer Belastung von 2,16
kg. Am meisten bevorzugt liegt der Schmelzindex im Bereich von etwa
6 bis etwa 8 g/10 min. Am meisten bevorzugt ist der Schmelzindex
7 g/10 min.
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Die
Dichte des Ethylen-Buten-Copolymers sollte hoch genug sein, um eine
ausreichende Wärmebeständigkeit
zu ermöglichen
und niedrig genug, um eine gute Schlagzähigkeit beizubehalten. Die
Dichte des Ethylen-Buten-Gummis liegt bevorzugt im Bereich von etwa
0,860 g/cm3 bis etwa 0,865 g/cm3.
Mehr bevorzugt liegt die Dichte im Bereich von etwa 0,861 g/cm3 bis etwa 0,863 g/cm3.
Am meisten bevorzugt beträgt
die Dichte 0,862 cm3.
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Wie
im Fachgebiet bekannt ist, werden die als Gummi verwendeten Copolymere
von Ethylen und Buten normalerweise unter Verwendung eines Katalysators
hergestellt. Bevorzugt wird ein Metallocenkatalysator verwendet.
Das Ethylen-Buten-Gummi besitzt als das α-Olefin Buten. Die Verwendung
von Buten als dem α-Olefin
ermöglicht,
dass das Ethylen-Buten-Gummi wichtige Eigenschaften aufweist, in
Zusammenhang mit dem gewünschten
Gewicht und den Festigkeitseigenschaften der thermoplastischen Harzzusammensetzung. Bevorzugt
beträgt
der Butengehalt des Gummis etwa 33 Gew.% und die Molekulargewichtsverteilung
(Mw/Mn) ist niedriger
als etwa 2, wobei Mw das durchschnittliche
Molekulargewicht und Mn das Zahlenmittel-Molekulargewicht
ist. Geeignete Ethylen-Buten-Gummis sind von kommerziellen Anbietern
erhältlich.
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Der
Bestandteil (c) des thermoplastischen Harzes ist Talk. Es kann ein
beliebiger kommerziell erhältlicher
Talk verwendet werden. Ehe Talk zu der thermoplastischen Harzzusammensetzung
zugegeben wird, kann er mit verschiedenen Mitteln zur Oberflächenbehandlung
behandelt werden, wie etwa organische Titanathaftmittel, Silanhaftmittel,
Fettsäuren,
Metallsalze von Fettsäuren,
Fettsäureester
und dergleichen. Der Talk kann auch ohne Oberflächenbehandlungen zu der thermoplastischen
Zusammensetzung zugegeben werden.
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Die
Partikelgröße des Talks
sollte klein genug sein, um der thermoplastischen Harzzusammensetzung eine
ausreichende mechanische Festigkeit zu verleihen, aber nicht so
groß,
dass der Talk koaguliert, was eine geringere Schlagzähigkeit
verursacht. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Talks
liegt im Bereich von etwa 1 μm
bis etwa 2 μm.
Mehr bevorzugt beträgt
der durchschnittliche Teilchendurchmesser 1,5 μm. Der durchschnittliche Teilchendurch messer
kann gemessen werden mit Verfahren, welche im Fachgebiet bekannt sind.
Beispielsweise kann der Talk (a) in einer Zentrifuge bearbeitet
werden und (b) unter Verwendung des Zentrifugensedimentationsverfahrens
durch die optischen Teilchengrößenverteilungen
analysiert werden.
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Die
thermoplastische Harzzusammensetzung kann weiterhin mit kleinen
Mengen von anderen Hilfsstoffen gemischt werden, welche im Fachgebiet
für die
Verwendung in thermoplastischen Harzzusammensetzungen und Formkörpern bekannt
sind. Diese Hilfsstoffe umfassen, sind aber nicht beschränkt auf
Farbstoffe, Pigmente, Keimbildner, Stabilisatoren wie etwa Antioxidationsmittel
oder Photostabilisatoren, Antistatikmittel, Dispersionsmittel, Formtrennmittel
und Kupferinhibitoren.
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Die
Bestandteile des thermoplastischen Harzes können zusammengemischt oder
vermengt werden unter Verwendung von Verfahren, welche im Fachgebiet
zur Herstellung thermoplastischer Harzzusammensetzungen bekannt
sind. Bevorzugt werden die Bestandteile des thermoplastischen Harzes
zusammengemischt unter Bildung einer Mischzusammensetzung und dann
zu Pellets granuliert.
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Der
Mischungsschritt kann durchgeführt
werden durch ein beliebiges, im Fachgebiet bekanntes Verfahren.
Der Mischungsschritt sollte die Bestandteile zumindest minimal untereinander
dispergieren. Die Bestandteile können
in einem einstufigen Verfahren oder einem mehrstufigen Verfahren
zusammengemischt werden. In einem einstufigen Verfahren werden alle
Bestandteile zusammen zur gleichen Zeit gemischt. In einem mehrstufigen
Verfahren werden zwei oder mehr Bestandteile zusammengemischt unter
Bildung eines ersten Gemischs und dann werden ein oder mehrere der
verbleibenden Bestandteile mit dem ersten Gemisch vermengt. Wenn
noch immer ein oder mehrere Bestandteile übrig bleiben, können diese
Bestandteile in nachfolgenden Mischungsschritten vermengt werden.
Bevorzugt werden alle drei Bestandteile (a) bis (c) in einem Schritt
zusammengemischt. Falls Hilfsstoffe wie etwa Stabilisatoren, Farbstoffe,
Keimbildner usw. wie oben beschrieben zugegeben werden, können diese
Hilfsstoffe mit den Bestandteilen des thermoplastischen Harzes in
einem Schritt vermengt werden oder zuerst mit einem oder mehreren
Bestandteilen vor dem Mischungsschritt gemischt werden. Die Hilfsstoffe
können
einzeln oder in einem einzigen Schritt zugegeben werden.
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Bestimmte
Anteile der Bestandteile können
für eine
verbesserte Leistung auch in unterschiedlichen Schritten vermengt
werden. Beispielsweise kann das kristalline Propylen-Ethylen-Blockcopolymer – ohne Propylen-Homopolymer – mit dem
Ethylen-Buten-Gummi unter Bildung eines Harzgemischs vermengt werden. Das
Harzgemisch kann dann mit dem Talk und, falls vorhanden, beliebigen
Hilfsstoffen vermengt werden, um ein zweites Gemisch zu bilden.
Das zweite Gemisch kann dann mit dem Propylen-Homopolymer unter
Bildung einer erfindungsgemäßen thermoplastischen
Harzzusammensetzung vermengt werden. Wie oben beschrieben, ist dies
nur ein Verfahren zum Mischen der Bestandteile der thermoplastischen
Harzzusammensetzung. Andere Verfahren zum Vermengen und Mischen
sind Fachleuten bekannt und können
verwendet werden.
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Der
Granulierungsschritt kann durch ein beliebiges, im Fachgebiet bekanntes
Verfahren durchgeführt werden.
Beispielsweise kann der Granulierungsschritt unter Verwendung einer
allgemeinen Extrusionsmaschine mit einer/mehreren Achsen durchgeführt werden,
wie etwa einer einachsigen Strangpresse oder einer zweiachsigen
Strangpresse. Bevorzugt wird eine zweiachsige Strangpresse zur Granulierung
verwendet. Die Granulierung kann einen Knetschritt umfassen, bevorzugt
durchgeführt
in Kombination mit der Granulierung. Wenn der Knetschritt durchgeführt wird,
kann die Granulierung unter Verwendung einer allgemeinen Strangpresse
mit einer/mehreren Achsen durchgeführt werden, und das Kneten
kann mit einer Knetmaschine durchgeführt werden, wie etwa einem
Banbury-Mischer,
Roller oder einer Knetmaschine.
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Erfindungsgemäße thermoplastische
Harzzusammensetzungen können
geformt werden, um Formkörper
zu bilden. Die Zusammensetzung kann durch ein beliebiges, im Fachgebiet
bekanntes Verfahren geformt werden, wie etwa Spritzgießen, Strangpressen,
Gießformen,
flächenförmiges Pressen,
Warmformen, Rotationsformen oder Schichtpressen. Bevorzugt wird
die thermoplastische Harzzusammensetzung durch Spritzgießen geformt.
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Bei
einem üblichen
Spritzgießverfahren
liegt die bevorzugte Trommeltemperatur im Bereich von 410°F/210°C bis 375°F/190°C (bei härteren Füllteilen
kann es sein, dass die Temperaturen erhöht werden müssen), wobei die niedrigere
Temperatur in den hinteren Zonen vorliegt, um eine Belüftung durch den
Trichter zu ermöglichen.
Die bevorzugte Schmelztemperatur weist eine Maximaltemperatur mit
einem Handpyrometer im Bereich von 380°F bis 440°F auf, während die Schmelztemperatur
normalerweise im Bereich von 80°F
bis 100°F
liegt. Der Injektionsdruck liegt bevorzugt im Bereich von 50 bis
60% der Maschinenkapazität,
aber der Druck sollte ausreichend sein, um die Form ohne Verzögerung oder Überlaufnaht
bzw. „Flashing" zu füllen. Der eingestellte
Haltedruck sollte niedriger sein als der Ladedruck mit einem minimalen
Zeitfenster, um ein Überladen
des Teils zu verhindern. Es ist bevorzugt, eine langsame bis mittlere
Injektionsgeschwindigkeit zu verwenden, um eine übermäßige Scherung des Materials
zu verhindern. Das Spritzgießverfahren
enthält
bevorzugt bei 10 bis 20 mm eine Dämpfung, um genügend Material
für konsistente
Teile bereitzustellen. Eine Druckverminderung wird bevorzugt nur
verwendet, wenn es nötig
ist, ein Verstopfen der Düse
zu verhindern. Im Hinblick auf die Schraubengeschwindigkeit (RPM)
sollte die Schraube 1 bis 2 Sekunden vor dem Öffnen der Form gestoppt werden – ein niedrigerer
RPM-Wert ist bevorzugt zum Mischen und Vereinheitlichen der Schmelztemperatur.
Nachdem das Spritzgießen
abgeschlossen ist, wird der Formkörper bevorzugt für wenigstens
2 h bei 100°C
(212°F)
getrocknet.
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Die
thermoplastische Harzzusammensetzung kann zu einer beliebigen Gestalt
oder Form geformt werden. Bevorzugt wird sie zu Teilen geformt,
welche im Inneren eines Kraftfahrzeugs verwendet werden können, wie
etwa eine Konsole, Lenksäulenverkleidung,
untere Antriebsverkleidung, untere Säulenverkleidung, obere Säulenverkleidung,
Seitenverkleidung rechts, Seitenverkleidung links, untere mittlere
Verkleidung, untere mittlere Auskleidung, Defrosterleitung, Handschuhfach,
Leitungsauslass und Heckklappenunterteil.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die thermoplastischen Harzzusammensetzungen
dieser Erfindung und ihre Verwendungen. Der Umfang der Erfindung
soll nicht auf diese Beispiele beschränkt werden.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Die
folgenden Bestandteile wurden zusammengemischt für 1 min unter Verwendung eines
Henschel-Mischers: (a) 90 Gew.% eines kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymers
und einer Propylen-Homopolymer-Zusammensetzung mit einem Schmelzindex
von 25 g/10 min, einem Ethylengehalt von 2,7 Gew.% und einem isotaktischen/Pentadenanteil
des Propylen-Homopolymers von 97%; (b) 5 Gew.% eines Ethylen-Buten-Gummis
mit einem Schmelzindex von 7 g/10 min und einer Dichte von 0,862
g/cm3; (c) 5 Gew.% Talk mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von 1,5 μm
und (d) einem Antioxidationsmittel und Photostabilisator. Die gemischte
Zusammensetzung wurde dann unter Verwendung einer zweiachsigen Strangpresse zu
Pellets granuliert.
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Beispiel 2
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Beispiel
2 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter Verwendung des
gleichen Materials wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass der isotaktische/Pentadenprozentanteil
des Propylen-Homopolymers 95% betrug.
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Vergleichsbeispiel 3
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Das
Vergleichsbeispiel 3 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
der Schmelzindex des kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymers
und der Propylen-Homopolymerzusammensetzung 40 g/10 min betrug.
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Beispiel 4
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Beispiel
4 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter Verwendung des
gleichen Materials wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass der Gewichtsprozentanteil
des Ethylengehalts des kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymers
und der Propylen-Homopolymerzusammensetzung 4,0 betrug.
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Vergleichsbeispiel 5
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Vergleichsbeispiel
5 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter Verwendung der
gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass der Gewichtsprozentanteil
des Ethylengehalts des kristallinen Propylen-Ethylen-Blockcopolymers und
der Propylen-Homopolymerzusammensetzung 2,0 betrug.
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Vergleichsbeispiel 6
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Das
Vergleichsbeispiel 6 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
der Schmelzindex des Ethylen-Buten-Gummis 1 g/10 min betrug und
die Dichte des Ethylen-Buten-Gummis 0,861 cm3 betrug.
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Vergleichsbeispiel 7
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Das
Vergleichsbeispiel 7 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
der Schmelzindex des Ethylen-Buten-Gummis 65 g/10 min betrug.
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Vergleichsbeispiel 8
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Das
Vergleichsbeispiel 8 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
die Dichte des Ethylen-Buten-Gummis 0,871 cm3 betrug.
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Vergleichsbeispiel 9
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Das
Vergleichsbeispiel 9 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
ein Ethylen-Octen-Gummi anstelle des Ethylen-Buten-Gummis des Beispiels
1 verwendet wurde. Der Schmelzindex des Ethylen-Octen-Gummis betrug
ebenso 10 g/10 min und die Dichte des Ethylen-Octen-Gummis betrug
0,870 cm3.
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Vergleichsbeispiel 10
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Das
Vergleichsbeispiel 10 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
ein Ethylen-Propylen-Gummi anstelle des Ethylen-Buten-Gummis des
Beispiels 1 verwendet wurde. Der Schmelzindex des Ethylen-Octen-Gummis
betrug auch 8 g/10 min und die Dichte des Ethylen-Octen-Gummis betrug
0,867 cm3.
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Vergleichsbeispiel 11
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Das
Vergleichsbeispiel 11 wurde unter den gleichen Bedingungen und unter
Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
der durchschnittliche Durchmesser des Talks 3 μm betrug.
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Bei
Verwendung dieser Pellets wurde der Schmelzindex der Zusammensetzung
unter einer Belastung von 2,16 kg bei 230°C bewertet gemäß des amerikanischen
Standardtestverfahrens ("ASTM", American Standard
Testing Methods) D1238. Eine Zusammensetzung mit einem Schmelzindex
von mehr als 20 g/10 min wurde als akzeptabel betrachtet.
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Dann
wurden Teststücke
geformt und deren physikalische Eigenschaften wurden bewertet unter
Verwendung einer Strangpresse mit einer Schließkraft von 100 t. Es wurden
spezielle Pressformen verwendet, um die Teststücke für die Messung zu bilden, und
deren physikalische Eigenschaften wurden unter den folgenden Bedingungen
bewertet.
- • Dichte:
Die Dichte wurde gemäß ASTM-D792
gemessen, um die Leichtigkeit des Teststücks zu bewerten. Eine Zusammensetzung
mit einer Dichte von weniger als 0,94 g/cm3 wurde
als akzeptabel betrachtet.
- • Biegemodul:
Das Biegemodul wurde bei 23°C
gemäß ASTM-D790
gemessen, um die Festigkeit des Teststücks zu bewerten. Eine Zusammensetzung
mit einem Biegemodul von mindestens 20.000 kg/cm2 wird als
akzeptabel betrachtet. Eine Zusammensetzung mit einem Biegemodul
von mehr als 21.800 kg/cm2 ist bevorzugt.
Am meisten bevorzugt ist eine Zusammensetzung mit einem Biegemodul
von mehr als 22.000 kg/cm2.
- • Izod-Schlagzähigkeit:
Die Schlagzähigkeit
wurde bei 23°C
an Stücken
mit Schmelzkerben gemäß ASTM-D256
gemessen, um die Schlagzähigkeit
des Teststücks
zu bewerten. Eine Zusammensetzung mit einer Izod-Schlagzähigkeit
von mehr als 4,9 kg × cm/cm
wird als akzeptabel betrachtet. Eine Zusammensetzung mit einer Izod-
Schlagzähigkeit
von mehr als 6,0 kg × cm/cm
ist bevorzugt.
- • Dupont-Schlagzähigkeit:
Eine 2 mm dicke, flache Platte wurden zwischen einen zylindrischen
Sockel mit einem Innendurchmesser von 44 mm und einem Außendurchmesser
von 48 mm und einem halbkugelförmigen
Schlagbolzen mit einem Radius von 6,35 mm geschichtet und darauf
wurde bei –30°C aus einer Höhe von 20
cm ein Gewicht von 500 g fallengelassen, um das Bruchmuster zu untersuchen.
Das Ergebnis wurde als akzeptabel betrachtet, wenn keine Risse oder
Brüche
am Aufschlagpunkt auftraten, und das Ergebnis wurde als nicht akzeptabel
angesehen, wenn Risse oder Brüche
auftraten.
- • Durchbiegetemperatur
bei Belastung: Die Durchbiegetemperatur bei Belastung wurde unter
einer Belastung von 4,6 kg/cm2 gemäß ASTM-D648
gemessen, um die Wärmebeständigkeit
des Teststücks
zu bewerten. Eine Zusammensetzung mit einer Durchbiegetemperatur
bei Belastung von 125°C
wurde als akzeptabel betrachtet. Eine Zusammensetzung mit einer
Durchbiegetemperatur bei Belastung von 130°C oder mehr wurde als bevorzugt
betrachtet.
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Wie
in Tabelle 1 veranschaulicht wird, wurden Zusammensetzungen, welche
eine oder mehrere Eigenschaften aufwiesen, deren Wert als nicht
akzeptabel angesehen wurde, als Vergleichsbeispiele bezeichnet; diejenigen
Zusammensetzungen, bei denen alle Werte akzeptabel waren, wurden
als erfindungsgemäße Beispiele
bezeichnet. Tabelle 1 veranschaulicht auch die Unterschiede zwischen
Beispiel 1, einer bevorzugten Zusammensetzung, und den Beispielen
2 und 4, anderen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.
Obwohl alle drei Beispiele in jedem der Eigenschaftstests zufriedenstellende
Ergebnisse ergaben, zeigte Beispiel 1 im Hinblick auf das Biegemodul
und die Durchbiegetemperatur bei Belastung überlegene Eigenschaften.
