DE60304952T2

DE60304952T2 - Thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung von thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen für Verwendung in Weichfolien

Info

Publication number: DE60304952T2
Application number: DE60304952T
Authority: DE
Inventors: Srimannarayana Bloomfield Hills Kakarala; Sandip R. Miamisburg Patel; Thomas S. Romeo Ellis
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: EP1396525B1; US20040044111A1; EP1396525A1; US7037979B2; DE60304952D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen für Weichplattenanwendungen und mehr spezifisch auf thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen für Slush-Molding = Gießen von Körpern aus pulverförmigem Material.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen werden aktiv als Ersatzmaterialien für auf Polyvinylchlorid basierende Hautmaterialien für die Herstellung von vielen Gegenständen vorgeschlagen. Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge wurden thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen für die Herstellung von Gegenständen verwendet wie Innenauskleidungen einschließlich Armaturenbretthäuten, Türverkleidungen, Airbagabdeckungen und Sitzüberzügen.
Die WO 00 26103A beschreibt thermoplastische Elastomere und ihre Pelletisierung zur Herstellung eines synthetischen Verschlusses für flaschenähnliche Behälter unter Anwendung von Spritzguß- oder Extrusionstechniken.
Die EP-A-0 704 465 beschreibt ein Produkt zur Herstellung eines Überzuges auf einem Träger, umfassend ein halogeniertes Polymeres, an welchem eine phosphonierte Kette gebunden ist. Ein Verfahren zur Verarbeitung dieser Polymere ist angegeben.
Zahlreiche der Gegenstände haben Oberflächenaussehen und Muster mit komplexen Oberflächenmerkmalen, wie Konturen und geometrischen technischen Körnungen, und sie können in einem Slush-Molding-Verfahren hergestellt werden. Jedoch ist der Ausgleich von Materialeigenschaften, welche für ein Slush-Molding-Verfahren gewünscht werden, schwierig mit derzeitigen thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen zu erreichen. Derzeitige thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen werden oftmals für längere Zeitspannen bei extrem hohen Temperaturen zur Bildung einer geschmolzenen Haut bei einem Slush-Molding-Verfahren verarbeitet. Die Materialzusammensetzung einer solchen typischen thermoplastischen Polyolefinzusammensetzung kann während des Verarbeitens abbauen, was wiederum die Materialeigenschaften wie Materialfestigkeit und gleichförmiges Schmelzen der Zusammensetzung verändern kann. Als Ergebnis hiervon können die unter Verwendung dieser thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen hergestellten Gegenstände nicht annehmbares Oberflächenaussehen und mechanische Eigenschaften haben. Zur Erzielung geeigneten Verhaltens für Slush-Molding ohne Materialeigenschaftsabbau sind thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen mit einer sehr niedrigen Schmelzviskosität während des Formverfahrens erwünscht. Hier wird Schmelzviskosität bei irgendeiner vorgegebenen Temperatur als die Eigenschaft bezeichnet, welche bei niedrigen Scherraten gemessen wird, wie diejenige, welche als Null-Scherratenviskosität bezeichnet wird. Die Schmelzviskosität der thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen zur Verwendung beim Slush-Molding sollte, jedoch ist nicht begrenzt auf, in dem Bereich von 50 Pa·s bis 250 Pa·s in dem Verarbeitungstemperaturbereich von 180°C bis 260°C liegen, gemessen bei niedriger Scherrate, wie sie bei einem Parallelplattenrheometer angewendet wird.
Es besteht die Notwendigkeit auf dem Fachgebiet für eine thermoplastische Polyolefinzusammensetzung, welche eine nied rige Schmelzviskosität bei der Formtemperatur zur Verwendung beim Slush-Molding hat. Es besteht eine weitere Notwendigkeit für eine thermoplastische Zusammensetzung, welche verbesserte Materialeigenschaften wie gleichförmiges Schmelzen während des Slush-Molding-Verfahrens aufweist. Es besteht noch eine weitere Notwendigkeit zur Umwandlung der Zusammensetzung in ein geeignetes Pulver (durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 75 μm bis 400 μm) und/oder in Mikropelletform (durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 300 μm bis 900 μm) mit einem guten mechanischen Fließen während des Slush-Molding-Verfahrens. Es besteht eine weitere Notwendigkeit auf dem Fachgebiet für ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung für die Verwendung bei der Herstellung von Kraftfahrzeuggegenständen und Nicht-Kraftfahrzeuggegenständen mit verbesserten Oberflächenmerkmalen und verbessertem Oberflächenaussehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen ist in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
Hier beschrieben sind thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung sowie Herstellungsgegenstände, welche aus der Zusammensetzung angefertigt wurden. Bei einer Ausführungsform wird eine thermoplastische Polyolefinzusammensetzung beschrieben, welche eine Mischung von etwa 20 Gewichtsprozent (im folgenden "Gew.-%") bis etwa 50 Gew.-% Polypropylen und etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% eines styrolartigen Elastomeren wie einem Kohlenwasserstoff-Styrolcopolymerelastomerem umfaßt. Die angegebenen Gewichtsprozentwerte basieren auf dem Gewicht der Gesamtzusammensetzung, falls nichts anderes angegeben ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen bis zu etwa 30 Gew.-% Ethylencopolymerelastomeres. Bei einer anderen Ausführungsform des thermoplastischen Polyolefins umfassen die Zusammensetzungen bis zu etwa 5 Gew.-% Polymerzusatz, wie Polymeroberflächchenmodifizierungsmittel. Polymeroberflächenmodifizierungsmittel können zur Erzielung spezifischer Eigenschaften wie Kratzfestigkeit und zur Verbesserung der Schmelzfließeigenschaften durch Reduzierung der Oberflächenspannung und zur Verbesserung der Kratzfestigkeit verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen bis zu etwa 10 Gew.-% Pulverfließzusatz wie anorganisches teilchenförmiges Material. Geeigneter Pulverfließzusatz kann hydratisiertes Silikat wie Talk und Montmorillonitton einschließen. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% Stabilisator. Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen etwa 1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% Farbpigment. Der Stabilisator und das Farbpigment sind in einer wirksamen Menge vorhanden, um der Zusammensetzung und dem geformten Gegenstand die gewünschte Farbintensität zu erteilen und Langzeitbeständigkeit zu liefern.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Polyolefinzusammensetzung bereitgestellt, welche das Schmelzmischen von etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% Polypropylen und etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% styrolartigem Elastomerem umfaßt. Die resultierenden Zusammensetzungen können in verschiedene Formen verarbeitet werden, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Pellets, Mikropellets und Pulver. Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt das Verfahren das Schmelzmischen der vorangegan genen Zusammensetzungen mit bis zu etwa 30 Gew.-% Ethylencopolymerelastomerem. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfaßt das Verfahren das Schmelzmischen der vorangegangenen Zusammensetzungen mit bis zu etwa 5 Gew.-% Polymerzusatz wie Polymeroberflächenmodifizierungsmittel. Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Verfahren die vorangegangenen Zusammensetzungen mit bis zu etwa 10 Gew.-% Pulverfließzusatz, wie anorganischem teilchenförmigem Material. Geeigneter Pulverfließzusatz kann hydratisiertes Silikat wie Talk und Montmorillonitton einschließen. Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Verfahren das Schmelzmischen der vorangegangenen Zusammensetzungen mit etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% Stabilisator. Alternativ umfaßt das Verfahren das Schmelzmischen der vorangegangenen Zusammensetzungen mit etwa 1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% Farbpigment. Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt das Verfahren weiterhin die aus den vorangegangenen Zusammensetzungen geformten Pellets unter Bildung von Teilchen. Die Teilchen können in Form von Pulver, Mikropellet oder einer Kombination von Pulver und Mikropellet oder in anderer annehmbarer Form in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung vorliegen.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden Herstellungsgegenstände geliefert, welche mit den vorliegenden Zusammensetzungen hergestellt wurden.
Diese und andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden kurzen Beschreibung der Zeichnung, der detaillierten Beschreibung und den angefügten Ansprüchen und Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die Beispielhaft und nicht beschränkend ist.
1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Kompoundieren der thermoplastischen Polyolefinzusam mensetzung zur Bildung eines Pulvers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Inline-Kompoundieren von thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen zur Bildung von Teilchen wie Mikropellets in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERETE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Hier werden thermoplastische Polyolefinzusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Herstellungsgegenstände, welche aus den Zusammensetzungen angefertigt wurden. Bei einer Ausführungsform wird eine thermoplastische Polyolefinzusammensetzung beschrieben, welche eine Mischung von etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% Polypropylen und etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% styrolartigem Elastomerem umfaßt. Die Schmelzviskosität der thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen zur Verwendung beim Slush-Molding sollte, ist jedoch nicht beschränkt auf, in dem Bereich von 50 Pa·s bis 250 Pa·s in dem Verarbeitungstemperaturbereich von 180°C bis 260°C liegen, gemessen bei niedriger Scherrate, wie sie von einem Parallelplattenrheometer ausgeübt wird. Es werden Materialien mit hohem Schmelzfließindex (gemessen entsprechend ASTM D1238) mit Schmelzfließindex (MFI) größer als etwa 20 Gramm/10 Minuten (g/10 min), gemessen bei 230°C unter Anwendung eines Gewichtes von 2,16 Kilogramm (kg) (>20 g/10 min) ausgewählt, um niedrige Schmelzviskosität der Zusammensetzung zu erhalten. Ebenfalls werden Polymere für Mischungsverträglichkeit und/oder Mischbarkeit (gegenseitige Löslichkeit) ausgewählt, um Zusammensetzungen mit der gewünschten niedrigen Schmelzviskosität und den verbesserten Fließeigenschaften bereitzustellen.
Falls nichts anderes angegeben ist, sind alle Zahlenwerte, welche Mengen von Inhaltsstoffen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken und in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, daß sie in allen Fällen durch die Angabe "etwa" modifiziert sind. Daher sind, falls nichts anderes angegeben ist, die numerischen Parameter, welche in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Annäherungen, welche in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden sollen, variieren können. Zuletzt, und nicht als Versuch zur Beschränkung der Anwendung der Doktrin der Äquivalente auf den Umfang der Ansprüche, sollte jeder numerische Parameter wenigstens im Licht des Zahlenwertes von wiedergegebenen signifikanten Zahlenwerten und unter Berücksichtigung der üblichen Abrundungsverfahren angesehen werden.
Unabhängig davon, daß die numerischen Bereiche und Parameter, welche den breiten Bereich der Erfindung angeben, Näherungen sind, sind die numerischen Werte, welche in den spezifischen Beispielen angegeben sind, so präzise wie möglich wiedergegeben. Jeder beliebige numerische Wert umfaßt jedoch unvermeidlich bestimmte Fehler, welche notwendigerweise aus der Standardabweichung herrühren, welche bei den jeweiligen Testmessungen auftreten.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen weiterhin bis zu etwa 30 Gew.-% Ethylencopolymerelastomeres. Bei einer anderen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen weiterhin bis zu etwa 5 Gew.-% Polymerzusatz, wie Polymeroberflächenmodifizierungsmittel. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen bis zu 10 Gew.-% Pulverfließzu satz wie anorganisches teilchenförmiges Material. Geeigneter Pulverfließzusatz kann hydratisiertes Silikat wie Talk und Montmorillonitton einschließen. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% Stabilisator. Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen weiter etwa 1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% Farbpigment. Wahlweise können Lichtstabilisator, UV-Absorber und andere Mittel in einer wirksamen Menge eingegeben werden, um die Beibehaltung der Färbung bei Exposition gegenüber Sonnenlicht und während des Produktservice zu verbessern.
Die Polypropylenkomponente der thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen umfaßt etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, mehr bevorzugt etwa 25 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-%, Polypropylen. Geeignetes Polypropylen schließt ein, ist jedoch nicht beschränkt auf kristallines Polypropylen, und es soll zusätzlich zu dem Homopolymeren solche Polymere einschließen, welche ebenfalls kleinere Mengen, üblicherweise nicht größer als etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polypropylens, von anderen Olefinmonomeren enthalten, beispielsweise Ethylen, Buten, Octen und dergleichen. Geeignete Polypropylenpolymere haben Schmelzfließindizes in dem Bereich von etwa 60 bis etwa 1200 Gramm/10 Minuten (g/10 min), gemessen bei 230°C unter Anwendung eines Gewichtes von 2,16 Kilogramm (kg).
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen umfassen weiterhin etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-%, bevorzugt etwa 25 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% styrolartiges Elastomeres, üblicherweise in Form von statistischem Copolymerem oder Blockcopolymerem mit einem molekularen Styrolgehalt unterhalb 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des styrolartigen Elastomeren, wobei der Rest aus gesättigtem aliphatischem Kohlenwasserstoffpolymerem oder -copolymerem besteht.
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen können bis zu etwa 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-%, Ethylencopolymerelastomeres, wie auf Ethylen basierenden Kautschuk, umfassen. Geeignete Ethylencopolymerelastomere schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Ethylen-Propylen-, Ethylen-Buten-, Ethylen-Octen-, Ethylen-Penten-, Ethylen-Hexencopolymere und dergleichen, wie auch Kombinationen, welcher wenigstens eines der zuvor genannten Ethylencopolymerelastomere umfassen, welche Einfrierbereiche bis herab zu –70°C oder weniger besitzen. Andere geeignete Ethylencopolymerelastomere schließen Ethylen-Propylen-nicht-konjugiertes-Diencopolymeres (EPDM) ein. Die nicht-konjugierten Diene enthalten etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome und haben wenigstens eine leicht polymerisierte Doppelbindung. Das Ethylen-Propylencopolymerelastomere enthält etwa 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, üblicherweise etwa 65 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-% Ethylen, basierend auf dem Gesamtgewicht des EPDM. Die Menge von nicht-konjugiertem Dien beträgt im Allgemeinen etwa 1 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%, üblicherweise etwa 2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht des EPDM. Bevorzugt ist das Ethylen-Propylencopolymerelastomere EPDM-copolymeres. Geeignete EPDM-copolymere schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Ethylen-Propylen-1,4-Hexadien-, Ethylen-Propylen-Dicyclopentadien-, Ethylen-Propylen-Norbornen-, Ethylen-Propylen-Methylen-2-norbornen- und Ethylen-Propylen-1,4-hexadien/Norbornadiencopolymeres.
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen können weiterhin wahlweise bis zu etwa 5 Gew.-% Polymerzusatz umfassen. Geeignete Polymerzusätze schließen Polymeroberflächenmodifizierungsmittel zur Verbesserung der Kratzfestigkeit wie Fettsäureamide wie Oleamid und Erucamid, sowie Siloxan ein.
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen können aus bis zu etwa 5 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, von Polymeroberflächenmodifizierungsmittel bestehen.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfassen die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen weiterhin bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%, an Pulverfließzusatz, wie anorganischem teilchenförmigem Material. Geeigneter Pulverfließzusatz schließt hydratisiertes Silikat wie Talk und Montmorillonitton ein. Die Teilchengröße des Silikates sollte in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 40 μm und bevorzugt in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 μm liegen.
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen können auch wahlweise Stabilisator umfassen, wie Hitzestabilisator, Lichtstabilisator und dergleichen, sowie auch Kombinationen, welche wenigstens einen der zuvor genannten Stabilisatoren umfassen. Hitzestabilisatoren schließen phenolische Verbindungen, Hydroxylamine, Phosphate und dergleichen ein, wie auch Kombinationen, welche wenigstens einen der zuvor genannten Hitzestabilisatoren umfassen. Lichtstabilisatoren schließen gehinderte Amine mit niedrigem Molekulargewicht (mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht geringer als etwa 1000 AMU), gehinderte Amine mit hohem Molekulargewicht (mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht größer als etwa 1000 AMU) und dergleichen, wie auch Kombinationen ein, welche wenigstens einen der zuvor genannten Lichtstabilisatoren umfassen. Wahlweise können verschiedene Zusätze, welche auf dem Fachgebiet bekannt sind, je nach Notwendigkeit verwendet werden, um der Zusammensetzung verschiedene Eigenschaften zu erteilen, wie Hitzestabilität, Stabilität bei der Exposition gegenüber Strahlung mit Ultraviolettwellenlänge, Langzeitbe ständigkeit und Verarbeitbarkeit. Die exakte Menge von Stabilisator wird leicht empirisch durch die angewandte Reaktion und die gewünschten Eigenschaften des fertigen Gegenstandes bestimmt, welcher etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%, bevorzugt etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, Stabilisator besitzt.
Tabelle 1 liefert eine Liste von Komponenten, welche für die Anwendung in den thermoplastischen Zusammensetzungen und den hier diskutierten Beispielen geeignet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Tabelle 1 aufgelisteten Komponenten zum Zweck der Erläuterung gegeben sind und die Erfindung nicht einschränken.
TABELLE 1
Die thermoplastischen Polyolefinzusammensetzungen umfassen wahlweise weiter ein Farbpigment oder eine Kombination von Farbpigmenten. Geeignete Farbpigmente sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt, und die exakte Menge von Farbpigment wird in einfacher Weise empirisch bestimmt, basierend auf dem gewünschten Farbmerkmal der Formulierung und des fertigen Produktes, wobei etwa 1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% möglich sind.
Die thermoplastische Polyolefinzusammensetzung kann durch Schmelzmischen der Inhaltsstoffe unter hohen Scherbedingungen hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Innenmischers wie eines Mischers vom Banbury-Typ, oder durch Verwendung eines Doppelschneckenextruders mit Schneckenelementen, die so ausgewählt sind, daß sie eine hohe Scherung für gut verteilendes Mischen der Komponenten liefern. Die resultierenden Zusammensetzungen können weiter zu kleinen Teilchen, wie Pellets, Mikropellets oder Pulver, oder zu einer beliebigen geeigneten Form weiter verarbeitet werden. Die kleineren Teilchen der Zusammensetzungen sind besonders für Slush-Molding brauchbar, um gleichförmige Hautbildung zu erreichen.
Bei einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, umfaßt das mit Bezugsziffer 10 bezeichnete Verfahren die Bildung der Inhaltsstoffe für das thermoplastische Polyolefin 12 zu Pellets 16 durch Schmelzmischen 14 der Inhaltsstoffe 12. Schmelzmischen 14 kann unter Verwendung eines Extruders, wie eines Doppelschneckenextruders oder eines Innenmischers, wie eines Mischers vom Banbury-Typ erreicht werden. Die Pellets 16 können dann Tieftemperaturpulverisierung 18 (Pulverisierung bei Tieftemperatur) erfahren, um ein Pulver 19 mit einer Durchschnittsteilchengröße von etwa 75 bis etwa 500 μm zu erzeugen. Tieftemperaturpulverisierung ist ein Scher/Schlagverfahren, welches nicht-gleichförmige Teilchen ergibt. Bei einer alternativen Ausführungsform, die hier nicht gezeigt ist, schließt das Verfahren das Schmelzmischen der Komponenten unter Verwendung eines Extruders, wie eines Doppelschneckenextruders, und die weitere Verarbeitung der resultierenden Pellets mit einem Extruder, wie einem Einzelschneckenextruder, ein, um Mikropellets 29 zu erzeugen, ein.
Bei einer anderen Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, umfaßt das Verfahren, welches mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet ist, die Bildung von Mikropellets 29 der Zusammensetzung unter Verwendung einer Zahnradpumpe 26 als Mittel zur Erzielung eines hohen Rückdruckes aus dem Doppelschneckenextruder 24 auf die Miniperlen-Werkzeugplatte, wobei dies eine getrennte Verarbeitungsstufe ausschaltet. Bei diesem Verfahren 20 werden die Inhaltsstoffe 22 durch Inline-Extrusion unter Verwendung eines Extruders, wie eines Doppelschneckenextruders 24 mit einer Zahnradpumpe 26 zur Erhöhung des Schmelzdruckes schmelzkompoundiert. Die resultierende Zusammensetzung wird dann zu Mikropellets 29 der Zusammensetzung in einem Mikropellitizer 27 geformt. Mikropellets 29 der Zusammensetzung können weiter in einem Trockner 28, wie einem Zentrifugentrockner, verarbeitet werden.
Mikropellets 29 der Zusammensetzung können größere kugelförmige Teilchen als bei Tieftemperatur gemahlene Teilchen des Pulvers 19 sein, die üblicherweise Maße im Bereich von etwa 350 bis etwa 900 μm haben. Slush-Molding kann unter Verwendung entweder des bei Tieftemperatur gemahlenen Pulvers 19, der Mikropellets 29 der Zusammensetzung oder Kombinationen der beiden erreicht werden, um hieraus Herstellungsgegenstände anzufertigen.
Das Verfahren des Slush-Molding kann erfolgreich sein, wenn das Pulver 19 und/oder die Mikropellets 29 gutes mechanisches Fließen innerhalb des Formgebungswerkzeuges während des Rotationszyklus besitzen. Diese Eigenschaft von mechanischem Fließen kann durch Messen der Zeit quantitativ bestimmt werden, welche zum Leeren eines Behälters mit einer Öffnung am Boden und mit spezifischem Volumen erforderlich ist. Das verbesserte Fließen kann durch Zugabe von geeigneten Pulverfließzusätzen wie anorganischem teilchenförmigem Material erreicht werden. Geeignete Pulverfließzusätze schließen hydratisiertes Silikat wie Talk und Montmorillonitton ein. Die Pulverfließzusätze können bis zu etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%, des Gesamtgewichtes der thermoplastischen Polyolefinzusammensetzung umfassen. Der Teilchengrößenbereich des Silikates sollte in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 40 μm und bevorzugt in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 μm liegen. Diese Pulverfließzusätze können während des Schmelzkompoundierens oder als zweiter Prozeß während des Tieftemperaturmahlens oder des mechanischen Mischens des Pulvers 19 und/oder der Mikropellets 29 mit dem Pulverfließzusatz zugesetzt werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Beispiele zum Zweck der Erläuterung gegeben werden und die Erfindung nicht einschränken. In den Beispielen sind alle Angaben in Teilen und Prozentsätzen in Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, falls nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1:
Zusammensetzung A wurde durch Schmelzmischen 14 unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders hergestellt und durch Tieftemperaturpulverisierung 18 zu Pulver 19 umgewandelt, wobei das in 1 gezeigte Schema angewandt wurde. Die Zusammensetzung von A in Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung besteht aus etwa 40 Gew.-% Polypropylenpolymerem und etwa 60 Gew.-% Styrolcopolymerelastomerem.
Die Zusammensetzung A hatte eine gemessene Schmelzviskosität von 1800 Pa·2 (18000 Poise) bei 215°C, wobei dies für zu hoch für eine geeignete Slush-Moldingzusammensetzung ist.
Beispiel 2:
Zusammensetzung B wurde durch Schmelzmischen unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders 24 hergestellt und zu Mikropellets 29 umgewandelt unter Anwendung des in 2 gezeigten Schemas. Die Zusammensetzung von B in Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung umfaßt etwa 60% Polypropylenpolymeres und etwa 40 Gew.-% styrolartiges Copolymerelastomeres.
Die Zusammensetzung B hatte eine gemessene Schmelzviskosität von 400 Pa·s (4000 Poise) bei 215°C. Die Mikropellets 29 hatten ein gemessenes Fließen von 27 Sekunden in einem "Becher Nr. 5". Die slush-molded Haut hatte eine schlechtere Oberflächenqualität, gekennzeichnet durch unvollständiges Oberflächenkornmuster, nicht annehmbare feine Löcher und unvollständig geschmolzene rauhe Rückoberfläche.
Beispiel 3:
Zusammensetzung C wurde durch Schmelzmischen 14 unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders hergestellt und durch Tieftemperaturpulverisierung 18 zu Pulver 19 umgewandelt unter Anwendung des in 1 gezeigten Schemas, und ebenfalls zu Mikropellets unter Anwendung des in 2 gezeigten Schemas umgewandelt. Die Zusammensetzung von C in Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung umfaßt etwa 60% Polypropylenpolymeres und etwa 40 Gew.-% styrolartiges Copolymerelastomeres.
Die Zusammensetzung C hatte eine gemessene Schmelzviskosität von 400 Pa·s (4000 Poise) bei 215°C. Die Mikropellets 29 hatten ein gemessenes Fließen von 27 Sekunden in einem "Becher Nr. 5". Die slush-molded Haut, hergestellt nur aus Mikropellets 29, hatte eine schlechtere Oberflächenqualität, gekennzeichnet durch unvollständiges Oberflächenkornmuster, nicht annehmbare feine Löcher und unvollständig geschmolzene rauhe Rückoberfläche. Mischungen der Mikropellets 29 und des Pulvers 19 in der Zusammensetzung, welches von etwa 20 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% der Mikropellets 29 reicht, ergab Haut mit verbesserter Oberflächenqualität und reduzierten feinen Löchern.
Beispiel 4:
Zusammensetzung D wurde durch Schmelzmischen 14 unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders hergestellt und durch Tieftemperaturpulverisierung 18 in Pulver 19 umgewandelt unter Anwendung des in 1 gezeigten Schemas. Die Zusammensetzung von D in Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung umfaßt etwa 40 Gew.-% Polypropylen, etwa 30 Gew.-% Ethylencopolymerelastomeres und etwa 30% Styrolcopolymerelastomeres.
Zu dieser Zusammensetzung wurde ebenfalls etwa 2 Gew.-% eines Polymeroberflächenmodifizierungsmittels und etwa 4 Gew.-% eines Farbkonzentrates, bestehend aus Stabilisatoren und Farbmitteln, zugesetzt. Die fertige Zusammensetzung D hatte eine gemessene Schmelzviskosität von 743 Pa·s (7430 Poise) bei 215°C. Die slush-molded Haut hatte schlechtere Oberflächenqualität, gekennzeichnet durch nicht annehmbare feine Löcher.
Unter Anwendung des Ford-5-Finger-Tests für nicht mit Anstrich versehene slush-molded Proben mit einer 1 mm Spitze und angelegten Belastungen von 2 bis 7 N hatte die Haut eine Kratzfestigkeit mit der Einstufung 1. Diese Einstufung entspricht keiner sichtbaren Ritzmarke.
Beispiel 5:
Zusammensetzung E wurde durch Schmelzmischen 14 unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders hergestellt und durch Tieftemperaturpulverisierung 18 zu Pulver 19 umgewandelt unter Anwendung des in 1 gezeigten Schemas. Die Zusammensetzung von E in Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung umfaßt etwa 30 Gew.-% Polypropylen, etwa 40 Gew.-% Ethylencopolymerelastomeres und etwa 30 Gew.-% Styrolcopolymerelastomeres.
Zu dieser Zusammensetzung wurden ebenfalls etwa 2 Gew.-% Polymeroberflächenmodifizierungsmittel und etwa 4% eines Farbkonzentrates, bestehend aus Stabilisatoren und farbgebenden Mitteln, zugesetzt. Zu dem Pulver 19 wurden etwa 4 Gew.-% eines hydratisierten Silikates zugegeben. Das resultierende Pulver hatte ein gemessenes Fließen von 6 Sekunden in einem "Becher Nr. 5".
Die fertige Zusammensetzung E hatte eine gemessene Schmelzviskosität von 650 Pa·s (6500 Poise) bei 215°C. Die Oberflächenqualität einer slush-molded Haut wurde als gut eingestuft mit minimalen feinen Löchern auf der Oberfläche.
Unter Anwendung des Ford-5-Finger-Tests für nicht mit Anstrichmittel versehene slush-molded Proben mit einer 1 mm Spitze und angelegten Belastungen von 2 bis 7 N hatte die Haut eine Kratzfestigkeitseinstufung, welche von 1–2 reichte. Diese Einstufung entspricht keiner sichtbaren oder einer schwachen Ritzmarke.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, des Verfahrens und der hieraus hergestellten Gegenstände kann, obwohl sie hauptsächlich in Beziehung auf Fahrzeuganwendungen wie Innenauskleidungen einschließlich Armaturenbretthäute, Türverkleidungen, Airbagabdeckungen, Dachauskleidungen und Sitzbezügen beschrieben wurde, bei zahlreichen Anwendungen auf dem Kraftfahrzeuggebiet und Nicht-Kraftfahrzeuggebiet benutzt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein Fachmann auf dem Gebiet Abänderungen der hier beschriebenen besonderen Ausführungsformen innerhalb des Umfanges und des Inhaltes der Ansprüche machen kann. Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde als bei spezifischen Ausführungsformen hiervon durchgeführt, ist es nicht beabsichtigt, hierdurch eingeschränkt zu werden, sondern es ist beabsichtigt, die Erfindung breit innerhalb des Umfanges und des Geistes der Ansprüche abzudecken.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Polyolefinzusammensetzung, welches, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfaßt: Schmelzmischen von 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% Polypropylen oder Copolymerem hiervon und 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% styrolartigem Elastomerem zur Bildung einer Mischung, wobei das Verfahren weiter umfaßt: Extrudieren der Mischung zur Bildung von Pellets (16) der Zusammensetzung und Verarbeitung der Pellets (16) zur Bildung einer Vielzahl von Teilchen in Form eines Pulvers, das eine Durchschnittsteilchengröße in dem Bereich von 75 bis 400 μm hat, und/oder einer Vielzahl von Teilchen in Form von Mikropellets, die eine Durchschnittsteilchengröße in dem Bereich von 300 μm bis 900 μm haben.
Verfahren von Anspruch 1, bei welchem die Verarbeitung der Pellets (16) die Tieftemperaturpulverisierung (18) dieser Pellets (16) zur Bildung dieser Vielzahl von Teilchen umfaßt, wobei diese Vielzahl von Teilchen Pulverteilchen der Zusammensetzung umfaßt, die eine Teilchengröße von 75–400 μm haben.
Verfahren von Anspruch 1, bei welchem die Verarbeitung der Pellets (16) das Extrudieren dieser Pellets (16) unter Anwendung eines Einzelschnecknextruders zur Bildung dieser Vielzahl von Teilchen umfaßt, wobei diese Vielzahl von Teilchen eine Vielzahl von Mikropellets der Zusammensetzung umfaßt, die eine Durchschnittsteilchengröße von 300–900 μm haben.
Verfahren von Anspruch 3, bei welchem die Verarbeitung der Pellets das Inline-Extrudieren dieser Pellets unter An wendung eines Doppelschneckenextruders (24) mit einer Zahnradpumpe (26) zur Erhöhung des Schmelzdruckes zur Bildung dieser Vielzahl von Teilchen umfaßt, wobei diese Vielzahl von Teilchen eine Vielzahl von Mikropellets (29) der Zusammensetzung umfassen, die eine Durchschnittsteilchengröße von 300–900 μm haben.
Verfahren von Anspruch 1, bei welchem diese Vielzahl von Teilchen eine Kombination des Pulvers (19) der Zusammensetzung, das eine Durchschnittsteilchengröße von 75–400 μm hat, und eine Vielzahl von Mikropellets (29) der Zusammensetzung, die eine Durchscnittsteilchengröße von 300–900 μm haben, umfaßt.
Verfahren wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welchem die Zusammensetzung wenigstens eines aus der Gruppe umfaßt, die aus bis zu etwa 30 Gew.-% Ethylencoplymerelastomerem, bis zu etwa 5 Gew.-% Polymerzusatz, bis zu etwa 10 Gew.-% Pulverfließzusatz, etwa 1 Gew.-% bis zu etwa 4 Gew.-% Stabilisator, etwa 1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% Farbpigment und Mischungen hiervon besteht.
Verfahren von Anspruch 6, bei welchem dieser Polymerzusatz Polymeroberflächenmodifizierungsmittel umfaßt.
Herstellungsgegenstand, angefertigt aus der Zusammensetzung, die entsprechend irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.