DE69826985T2

DE69826985T2 - Elastomerzusammensetzungen mit verbesserter abriebfestigkeit, reibungskoeffizienten und grünfestigkeiten

Info

Publication number: DE69826985T2
Application number: DE69826985T
Authority: DE
Inventors: Mark Morgan HUGHES; Bauerle Laura WEAVER; Francis Michael MARTIN; Kenneth Michael LAUGHNER; Deepak Parikh
Original assignee: DuPont Dow Elastomers LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: ATE279472T1; BR9807424A; DE69826985D1; EP0964890A1; KR20000075986A; AU6448998A; JP5179438B2; CA2283726C; CA2283726A1; KR100526371B1; ES2231968T3; JP4799714B2; JP2001514682A; JP2009221484A; CN1249771A; WO1998039385A1; EP0964890B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elastomerzusammensetzungen, die ein elastomeres Ethylen/alpha(α)-Olefin(EAO)-Polymer und ein kristallines Polyolefin (CPO) umfassen, die Herstellung der Zusammensetzungen, die Verwendung der Zusammensetzungen in Verfahren wie Profilextrusion und Spritzgießen, und aus solchen Verfahren resultierende Herstellungsgegenstände wie äußere Sohlen für Fussbekleidung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere solche Zusammensetzungen, in denen das CPO eine Phase bildet, die zumindest co-kontinuierlich mit einer Phase ist, die von dem EAO-Polymer gebildet wird, Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzungen, die Verwendung der Zusammensetzungen und resultierende Herstellungsgegenstände. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Zusammensetzungen wie die durch ein den Reibungskoeffizienten (COF) verbesserndes (COFE) Material modifizierten. Wenn es einer Zusammensetzung hinzugefügt wird, bewirkt ein COFE-Material eine Zunahme des COF auf nasser Tonfliese (im folgenden „Nass-COF"), gemessen gemäß ASTM D-1894, gegenüber dem mit der Zusammensetzung in Abwesenheit des COFE-Materials erreichten. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem bestimmte COFE-enthaltende Zusammensetzungen, die im Verhältnis zu Zusammensetzungen, denen das COFE-Material fehlt, eine verbesserte Verarbeitbarkeit aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Verfahrensvariante, die eine Elastomerzusammensetzung mit einem verbesserten Nass-COF in Abwesenheit eines COFE-Materials ergibt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
W. K. Fischer offenbart eine Vielzahl von Lehren, betreffend Gemische eines EAO-Polymers mit einem Polyolefin. Zum Beispiel enthalten US-Patentschrift 3,758,643 und US-Patentschrift 3,806,558 Lehren über teilweise ausgehärtete Gemische eines EAO-Copolymers mit einem Polyolefin. US-Patentschrift 3,835,201 offenbart unausgehärtete Gemische eines ungesättigten kautschukartigen Interpolymers, das mindestens zwei verschiedene α-Monoolefine aufweist, mit einer kleinen Menge eines copolymerisierbaren nicht konjugierten Diens und einem harzartigen Poly-α-monoolefin-Kunststoff hohen Molekulargewichts (MW) wie PP. Das gummiartige Interpolymer muss eine hohe Nullscherviskosität oder Schmelzviskosität bei Schergeschwindigkeit Null aufweisen. Diese Interpolymere werden als nicht verarbeitbar angesehen, weil sie auf einer Kaltmühle kein Band bilden. US-Patentschrift 3,862,106 betrifft ein thermoplastisches dynamisch ausgehärtetes Gemisch eines EAO-Copolymers mit einem Polyolefin. Sowohl teilweises Härten als auch dynamisches Härten führen zu einer Zunahme des Gehaltes an unlöslichem Gel. Die Untersuchung auf den Gehalt an unlöslichem Gel (Gelwert) verwendet Cyclohexan bei 23°C. Ein annehmbarer Ersatz ist siedendes Xylol, ein gewöhnliches Lösungsmittel, das einen Gelwert ergibt, der 30% bis 50% niedriger liegt als der unter Verwendung von Cyclohexan gefundene. Fischer liefert verschiedene Beispiele, in denen Gelpartikel in ausreichendem Maße vorhanden sind, um unakzeptable Rauheit zu bewirken, wenn teilweise ausgehärtete oder dynamisch ausgehärtete Zusammensetzungen als Achtel-Inch-Stab extrudiert werden.
Mike Wilson schlägt in „Slip Resistance Performance of Soling Materials", SATRA Bulletin, Mai 1996, Seite 77–79, einer vom SATRA Footwear Technology Centre herausgegebenen Druckschrift, auf Seite 78 vor, dass ein minimaler Reibungskoeffizient (COF) für Sohlen und Absätze von Fussbekleidung auf trockener und nasser Tonfliese 0,3 ist. Er weist auch, auf Seite 79, darauf hin, dass Fussbekleidung für Sport und industrielle Anwendungen höhere Anforderungen bezüglich der Rutschfestigkeit stellen können und einen COF von mindestens 0,4 erfordern, manchmal mindestens 0,6.
US-A-4,239,862 offenbart thermoplastische Elastomere, die ein Gemisch eines Ethylen/alpha-Olefin-Copolymer-Kautschuks, eines kristallinen Polyolefinharzes und eines langkettigen aliphatischen Alkohols mit mindestens 16 Kohlenstoffatomen umfassen. Das alpha-Olefin enthält 1 bis 12 Kohlenstoffatome. Der Kautschuk kann ein Dien-Termonomer enthalten. Das Gemisch kann ein amorphes nicht elastomeres Propylenpolymer und/oder ein naphthenisches oder paraffinisches Extender-Öl enthalten.
US-A-4,036,912 offenbart thermoplastische Polymergemische bestimmter Ethylen/Propylen-Copolymere oder Ethylen/Propylen/Dien(EPDM)-Terpolymere mit einem kristallinen Polypropylenpolymer.
GB-A-1,180,281 offenbart Verbindungen eines kautschukartigen Ethylen/Propylen-Copolymers oder EPDM-Terpolymers mit einem hexanlöslichen Polypropylen oder hexanlöslichen Propylen/alpha-Olefin-Blockpoymer.
US-A-3,851,411 offenbart Fussbekleidung mit einem im Absatzteil des Obermaterials eingebauten Gegenstück. Das Gegenstück ist ein thermoplastischer Gegenstand, der aus einem Gemisch eines Monoolefin-Copolymer-Kautschuks und eines Polyolefinkunststoffs hergestellt ist. Das Gegenstück erhöht die Steifigkeit der Ferse und sorgt für Reibungsverrastung mit der Ferse des Trägers, um dazu beizutragen, den Schuh auf dem Fuß des Trägers in Position zu halten. Der Kautschuk kann ein Terpolymer wie ein Ethylen/Propylen/Dien-Monomer-Kautschuk sein.
EP-A-0 779 333 offenbart eine unverzweigte, nicht brennbare, ölverstreckte thermoplastische Elastomerzusammensetzung. Die Zusammensetzung umfasst ein kautschukartiges Ethylen/alpha-Olefin-Copolymer, ein Polypropylenharz, Low-Density-Polyethylen, Mineralöl und ein melaminüberzogenes Ammoniumpolyphosphat. Die Zusammensetzung kann verwendet werden, um Häute für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen herzustellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Elastomerzusammensetzung, bestehend im Wesentlichen aus:

a. 20 bis 50 Gewichtsteilen (pbw), basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, eines CPO mit einer Schmelzfließgeschwindigkeit, bestimmt bei einer Temperatur von 230°C mit einem Gewicht von 2, 16 kg, von mindestens 35 g/10 min, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen(PP)-Homopolymeren und Propylen/Ethylen(P/E)-Copolymeren;
b. 80 pbw bis 50 pbw, basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, eines elastomeren EAO-Polymers, wobei das Polymer gegebenenfalls ein darin polymerisiertes Dienmonomer aufweist;
c. 1 bis 200 pbw pro 100 pbw EAO-Polymer eines Weichmachers, wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kohlenwasserstoffölen und Alkylestern einer Carbonsäure; und gegebenenfalls,
d. 0 pbw bis 40 pbw pro 100 pbw von a und b eines Materials, das eine Zunahme des Reibungskoeffizienten im Nasszustand, gemessen gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung einer nassen Tonfliese, gegenüber dem Reibungskoeffizienten im Nasszustand einer nur a, b und c enthaltenden Zusammensetzung, bereitstellt, und gegebenenfalls
e. eines Füllstoffs mit einer Menge im Bereich von 0 bis 70 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, wobei der Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Glas, Siliciumdioxid, Ruß, Metallcarbonaten, Metallsulfaten, Metalloxiden, Talkum, Ton, und Graphitfasern;

^–1

Die Elastomerzusammensetzung weist das CPO- und das EAO-Polymer vorzugsweise als zwei getrennte Phasen auf. Noch vorzugswürdiger ist die CPO-Phase mindestens co-kontinuierlich mit der EAO-Polymer-Phase. Die Zusammensetzung weist wünschenswerterweise eine Abriebfestigkeit (ASTM D 1630-83, NBS Abrader) auf, die größer als (>) die einer ähnlichen Zusammensetzung ist, die aus den selben Komponenten hergestellt ist, aber mit einer einzelnen kontinuierlichen Phase, die von dem EAO-Polymer gebildet wird.
Alle in dieser Anmeldung angegebenen Bereichsangaben schließen beide Endpunkte ein, sofern nicht anders angemerkt.
Eine zweite Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Elastomerzusammensetzung der ersten Erscheinungsform, wobei das Verfahren das Unterziehen einer Kombination von (a) 20 pbw bis 50 pbw, basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, eines CPO mit einer Schmelzfließgeschwindigkeit, bestimmt bei einer Temperatur von 230°C mit einem Gewicht von 2,16 kg, von mindestens 35 g/10 min, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen-Homopolymeren und Propylen/Ethylen-Copolymeren; (b) 80 bis 50 pbw, basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, eines elastomeren EAO-Polymers, wobei das EAO-Polymer gegebenenfalls ein darin polymerisiertes Dienmonomer aufweist; (c) 1 pbw bis 200 pbw pro 100 pbw elastomeres EAO-Polymer eines Weichmachers, wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kohlenwasserstoff-Ölen und Alkylestern einer Carbonsäure; und gegebenenfalls (d) 0 pbw bis 40 pbw pro 100 pbw von a und b eines Materials, das eine Zunahme des Nass-COF, gemessen gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung einer nassen Tonfliese, gegenüber einem Reibungskoeffizienten im Nasszustand einer nur a, b und c enthaltenden Zusammensetzung, bereitstellt, unter Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen zur Bildung einer zweiphasigen Mischzusammensetzung, wobei das kristalline Polyolefin eine zumindest co-kontinuierliche Phase mit der EAO-Polymer-Phase ist, wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von vernetzenden oder unlöslichen Gelen ist, wobei das Ethylen/alpha-Olefin-Polymer eine Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 200°C und einer Schergeschwindigkeit von 200 Sek^–1 aufweist, die um mindestens das Neunfache größer als diejenige des kristallinen Polyolefins ist.
Zur zweiten Erscheinungsform gibt es zwei darauf bezogene Erscheinungsformen von Interesse. Bei einer enthält die Kombination das COFE-Material in einer ausreichenden Mege, um den Nass-COF der resultierenden zweiphasigen Mischzusammensetzung im Verhältnis zum Nass-COF einer Kombination, die bis auf die Abwesenheit des COFE-Materials ähnlich ist, zu verbessern. Bei einer anderen werden a und b Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen, die ausreichen, um eine erste schmelzgemischte Zusammensetzung zu bilden, danach werden die erste schmelzgemischte Zusammensetzung und c Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen, die ausreichen, um die zweiphasige Mischzusammensetzung zu bilden, wobei die zweiphasige Zusammensetzung einen Nass-COF aufweist, der größer als derjenige einer zweiphasigen Zusammensetzung ist, die durch Unterziehen einer Kombination von a, b und c einer einzelnen Iteration der Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen gebildet wurde. Die Bedingungen, die zur Bildung der ersten schmelzgemischten Zusammensetzung angewendet wurden, und die Bedingungen, die zur Bildung der zweiphasigen Zusammensetzung aus der ersten schmelzgemischten Zusammensetzung angewendet wurden, sind vorzugsweise dieselben.
Eine dritte Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsgegenstand, bei welchem mindestens eine Komponente davon aus der Zusammensetzung der ersten Erscheinungsform der Erfindung hergestellt ist. Die Zusammensetzungen enthalten geeigneterweise mindestens ein Füllstoffmaterial. Der Absatz, der der „Kurzen Beschreibung der Zeichnungen" folgt, enthält eine Teilauflistung geeigneter Herstellungsgegenstände.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme (TEM), aufgenommen bei einer Vergrößerung von 7.500 ×, der Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels (Comp Ex) B, die zeigt, dass PP, das hellgefärbte Material, eine diskontinuierliche Phase ist, und dass Ethylen/Propylen/Dien-Monomer (EPDM), das dunkelgefärbte Material, eine kontinuierliche Phase ist. Die Maßstabsskala im unteren Teil der Aufnahme entspricht einem Mikrometer.
2 ist eine TEM, aufgenommen bei einer Vergrößerung von 7.500 ×, der Zusammensetzung des Beispiels (Ex) 4, die zeigt, dass die hell- und dunkelgefärbten Materialien, also PP und EPDM, zumindest als co-kontinuierliche Phasen vorliegen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung herkömmlicher Herstellungsverfahren für Polymere wie den oben angegebenen in eine Vielfalt an Formgegenständen geformt werden. Die Zusammensetzungen sind besonders geeignet zur Verwendung bei der Herstellung von spritzgegossenen Gummikomponenten wie Außensohlen oder Einheitssohlen von Fussbekleidung und von extrudierten Platten und profilierten Gegenständen wie Dichtungen und wetterabdichtenden Einrichtungen. Eine teilweise, bei weitem nicht vollständige, Auflistung geeigneter Formgegenstände umfasst Autokarosserieteile wie Stoßstangenverkleidungen, Seitenschutzleisten, Außenverkleidung, Innenverkleidung, Frontspoiler, Luftkanäle, Radkappen und Armaturenbrettumrahmungen, und nicht-automobile Anwendungen wie Polymerfolien, Polymerplatten, Mülleimer, Servicekoffer, Leisten oder Gewebe für Gartenmöbel, Teile für Rasenmäher oder andere Gartenanwendungen, Teile für Freizeitfahrzeuge, Teile für Golfcarts, Teile für Versorgungsfahrzeuge und Teile für Wasserfahrzeuge. Die Zusammensetzungen können auch für Dachanwendungen wie Dachmembranen verwendet werden. Die Zusammensetzungen können außerdem verwendet werden bei der Herstellung von Komponenten von Fussbekleidung wie Schaft oder Außensohle oder beides für einen Stiefel, insbesondere einen Industrie-Arbeitsstiefel. Wenn die Zusammensetzungen ein COFE-Material enthalten, das für eine Zunahme des Nass-COF sorgt, oder Verfahrensbedingungen unterzogen werden, die ausreichen, für eine Zunahme des Nass-COF zu sorgen, oder beides, sind sie insbesondere geeignet für Anwendungen wie bestimmte Rohre, Sohlen von Industriestiefeln, Griffe für Sportartikel, und Anwendungen von thermoplastischem Polyolefin (TPO) für Kraftfahrzeuge und thermoplastischem Polyolefin-Vulkanisat (TPV) wie Türgriffe, Lenkräder und Armlehnen. Die letzteren Zusammensetzungen können auch recht nützlich sein, wo daraus hergestellte Gegenstände gefärbt werden sollen. Der Fachmann kann diese Liste leicht ohne unangebrachtes Experimentieren verlängern.
Die Elastomerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen frei von Vernetzungen und umfassen ein CPO, ein elastomeres EAO-Polymer, einen Weichmacher und gegebenenfalls ein COFE-Material. In Abwesenheit von Vernetzung oder Aushärtung sollten die Elastomerzusammensetzungen im Wesentlichen frei von unlöslichen Gelen der oben von W. K. Fischer beschriebenen Art sein. Die Zusammensetzungen weisen wünschenswerterweise einen EAO-Polymergehalt innerhalb eines Bereiches von 50 pbw bis 80 pbw auf und einen Gehalt an kristallinem Polyolefin innerhalb eines Bereiches von 50 pbw bis 20 pbw, wobei beide Prozentsätze auf dem kombinierten Gewicht von EAO-Polymer und CPO basieren. Die Mengen betragen vorzugsweise von 60 pbw bis 80 pbw EAO und von 40 pbw bis 20 pbw CPO. Die Mengen werden so ausgewählt, dass sie insgesamt 100 pbw ergeben. Die Zusammensetzungen können auch von 1 pbw bis 200 pbw, vorzugsweise 50 pbw bis 150 pbw, auf 100 pbw EAO-Polymer, eines Weichmachers umfassen.
EAO-Polymere (auch als „Ethylenpolymere" bezeichnet), die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, schließen Interpolymere und dienmodifizierte Interpolymere ein. Beispielhafte Polymere sind Ethylen/Propylen(EP)-Copolymere, Ethylen/Butylen(EB)-Copolymere, Ethylen/Octen(EO)-Copolymere und Ethylen/α-Olefin/Dien-Monomer(EAODM)-Interpolymere wie Ethylen/Propylen/Dien-Monomer(EPDM)-Interpolymere. Speziellere Beispiele sind gleichartig verzweigte lineare EAO-Copolymere (z. B. Tafmer^TM von der Mitsui PetroChemicals Company Limited und Exact^TM von der Exxon Chemical Company), homogen verzweigte, im Wesentlichen lineare EAO-Polymere (z. B. die Affinity^TM-Polymere, erhältlich von The Dow Chemical Company und Engage^®-Polyolefin-Elastomere, erhältlich von DuPont Dow Elastomers L. L. C., und Nordel^® und Nordel^®-IP- Kohlenwasserstoffkautschuke (EPDM-Interpolymere), erhältlich von DuPont Dow Elastomers L. L. C.
Die bevorzugteren EAO-Polymere sind diejenigen mit einer Dichte (gemessen gemäß ASTM D-792) von 0,85 g/cm³ bis 0,88 g/cm³, insbesondere 0,85 g/cm³ bis 0,87 g/cm³. Das EAO-Polymer erfüllt wünschenswerterweise zumindest eine Bedingung aus (a) einer Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 200°C und einer Schergeschwindigkeit von 200 Sek^–1, die mindestens um das neunfache größer ist als die des kristallinen Polyolefins, (b) einer Mooney-Viskosität (ML₁₊₄ bei 125°C) von mindestens (≥) 20, und (c) einer Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) von ≥ 2, 0. M_w/M_n beträgt vorzugsweise 2 bis 5, insbesondere 2 bis 4. Die Mooney-Viskosität beträgt vorzugsweise ≥ 50 und insbesondere ≥ 70. Eine obere Grenze für die Mooney-Viskosität wird nicht durch eine absolute Zahl abgesteckt, sondern durch Verarbeitungsbeschränkungen der Geräte, die benutzt werden, um Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herzustellen.
„Im Wesentlichen linear" bedeutet, dass ein Polymer eine Hauptkette aufweist, die mit 0.01 bis 3 langkettigen Verzweigungen auf 1000 Kohlenstoffatome in der Hauptkette substituiert ist.
„Langkettige Verzweigung" oder „LCB" bedeutet eine Kettenlänge, die die einer Kurzkette übersteigt, die aus dem Einbau eines α-Olefins in die Hauptkette eines EAO-Polymers oder eines EAO-Polymergemisches. Obwohl magnetische Kohlenstoff-13-Kernresonanzspektroskopie (C¹³-NMR) eine tatsächliche Anzahl an Kohlenstoffatomen in der Kette nicht unterscheiden oder bestimmen kann, wenn die Länge größer als sechs Kohlenstoffatome ist, kann das Vorliegen von LCB aus der EAO-Polymer-MWD bestimmt oder zumindest abgeschätzt werden. Es kann auch aus einem, Schmelzfließverhältnis (MFR) oder einem Verhältnis (I₁₀/I₂) des Schmelzindexes (I₁₀) über ASTM D-1238 (190°C, 10 kg Gewicht) zu I₂ bestimmt werden.
„Interpolymer" bezieht sich auf ein Polymer mit darin polymerisierten mindestens zwei Monomeren. Es umfasst ohne Einschränkungen Copolymere, Terpolymere und Tetrapolymere. Es umfasst insbesondere ein Polymer, das durch Polymerisieren von Ethylen mit mindestens einem Comonomer, typischerweise einem α-Olefin aus 3 bis 20 Kohlenstoffatomen (C₃-C₂₀) und vorzugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatomen (C₃-C₁₀), hergestellt wird. Beispiele geeigneter α-Olefine sind Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten, 1-Hepten, 1-Octen und Styrol. Bevorzugte Copolymere sind z. B. EP-, EB-, Ethylen/1-Hexen-(EH) und EO-Polymere. Beispielhafte Terpolymere sind ein Ethylen/Propylen/Octen-Terpolymer ebenso wie Terpolymere aus Ethylen, einem C₃-C₂₀-α-Olefin und einem nicht konjugierten Dienmonomer. Das nichtkonjugierte Dienmonomer kann entweder eine polymerisierbare Doppelbindung wie in 5-Ethyliden-2-norbornen (ENB) haben, oder zwei polymerisierbare Doppelbindungen wie in Norbornadien (NBD). Das Dienmonomer wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus NBD, Dicyclopentadien, 1,4-Hexadien, Piperylen, ENB und Gemischen davon. Ein Tetrapolymer entsteht aus einer Wahl von mehr als einem C₃-C₂₀-α-Olefin oder mehr als einem nicht konjugierten Dienmonomer. Der Fachmann kann leicht geeignete Monomerkombinationen für jedes gewünschte Interpolymer auswählen.
„Elastomer", wie hier benutzt, bedeutet ein EAO-Polymer, das eine Dichte hat, die vorteilhafterweise geringer ist als (<) 0,910 g/cm³ (Gramm pro Kubikzentimeter), wünschenswerterweise < 0,900 g/cm³, vorzugsweise < 0,895 g/cm³, insbesondere < 0,880 g/cm³, noch vorzugswürdiger 0,850 g/cm³ bis 0,880 g/cm³, noch vorzugswürdiger 0,850 g/cm³ bis 0,870 g/cm³, und eine prozentuale Kristallinität < 33%, vorzugsweise < 29%, insbesondere < 23%. Die Dichte ist vorzugsweise größer als (>) 0,850 g/cm³. Die prozentuale Kristallinität wird durch Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC) bestimmt.
SLEPs sind gekennzeichnet durch eine enge MWD und enge Kurzkettenverzweigungs-Verteilung (SCBD) und können hergestellt werden, wie in den US-Patentschriften 5,272,236 und 5,278,272 beschrieben, durch Bezugnahme werden die relevanten Abschnitte von beiden hierin aufgenommen. Die SLEPs weisen aufgrund ihrer engen MWD und engen SCBD, gekoppelt mit LCB, außergewöhnlich gute physikalische Eigenschaften auf.
US-Patentschrift 5,272,236 (Spalte 5, Zeile 67, bis Spalte 6, Zeile 28) beschreibt die SLEP-Herstellung über ein kontinuierliches, kontrolliertes Polymerisationsverfahren unter Verwendung mindestens eines Reaktors, lässt aber auch Mehrfachreaktoren zu, bei einer Polymerisationstemperatur und einem Druck, die ausreichen, um ein SLEP mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Die Polymerisation verläuft vorzugsweise über ein Lösungspolymerisationsverfahren bei einer Temperatur von 20°C bis 250°C, unter Verwendung der Technologie der Katalysatoren eingeschränkter Geometrie (CGC). Geeignete Katalysatoren werden von Spalte 6, Zeile 29 bis Spalte 13, Zeile 50 der US-Patentschrift 5,272,236 offenbart.
Ein bevorzugtes SLEP weist eine Anzahl charakteristischer Eigenschaften auf, von denen eine ein Ethylengehalt von 20 bis 90 Gewichtsprozent (wt%), insbesondere 30 wt% bis 80 wt% ist, wobei der Rest ein oder mehrere Comonomere umfasst. Die Ethylen- und Comonomergehalte basieren auf dem SLEP-Gewicht und sind so gewählt, dass sie einen Gesamt-Monomergehalt von 100 wt% ergeben.
Zusätzliche charakteristische SLEP-Eigenschaften sind z. B. der Schmelzindex (I₂) (ASTM D-1238, Bedingung 190°C, 2,16 Kilogramm (kg) Gewicht (früher Bedingung E)) und das MFR oder I₁₀/I₂. Die Interpolymere weisen wünschenswerterweise einen I₂ von 0,01 g/10 min bis 30 g/10 min auf, insbesondere 0,01 g/10 min bis 10 g/10 min. Das SLEP weist auch ein I₁₀/I₂ (ASTM D-1238) ≥ 5,63 auf, vorzugsweise 6,5 bis 15, insbesondere 7 bis 10. Für ein SLEP dient das I₁₀/I₂-Verhältnis als Indikator für den Grad an LCB, derart, dass ein größeres I₁₀/I₂-Verhältnis mit einem höheren Grad an LCB in dem Polymer gleichzusetzen ist.
SLEPs, die die vorstehenden Kriterien erfüllen, sind zum Beispiel ENGAGE^®-Polyolefin-Elastomere und andere von The Dow Chemical Company und DuPont Dow Elastomers L. L. C. mit einem CGC hergestellte Polymere.
Geeignete CPOs sind z. B. PP-Homopolymere und Copolymere von Propylen mit einem α-Olefin wie Ethylen, 1-Buten, 1-Hexen oder 4-Methyl-1-penten oder einem Gemisch eines Homopolymers und eines Copolymers. Das α-Olefin ist vorzugsweise Ethylen. Das Copolymer kann ein statistisches Copolymer oder ein Blockcopolymer oder ein Gemisch eines statistischen Copolymers und eines Blockcopolymers sein. Somit wird diese Komponente vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus PP-Homopolymeren und P/E-Copolymeren. Diese Komponente erfüllt zumindest eine Bedingung aus (a) einem MFR (230°C und 2,16 kg Gewicht) von mindestens 12 g/10 min, vorzugsweise ≥ 20 g/10 min, und (b) ein M_w/M_n ≥ 2,0. Eine obere MFR-Grenze beträgt 200 g/10 min.
Die Herstellung von PP-Homopolymeren und P/E-Copolymeren umfasst auch die Verwendung von Ziegler-Katalysatoren wie ein Titantrichlorid in Kombination mit Aluminiumdiethylmonochlorid, wie beschrieben von Cecchin, US-Patentschrift 4,177,160. Polymerisationsverfahren, die angewendet werden, um PP zu herzustellen, sind z. B. das Aufschlämmungsverfahren, das bei 50°C bis 90°C und 0,5 Mpa bis 1,5 Mpa (5 atm bis 15 atm) durchgeführt wird, und sowohl das Gasphasen- als auch das Flüssigmonomer-Verfahren, in denen zusätzliche Aufmerksamkeit für die Entfernung des amorphen Polymers aufgewendet werden muss. Ethylen kann der Reaktion hinzugefügt werden, um ein Polypropylen mit Ethylenblöcken zu bilden. PP-Harze können auch durch die Verwendung irgendeines einer Vielfalt an Metallocenkatalysatoren, Single-Site-Katalysatoren und Katalysatoren eingeschränkter Geometrie zusammen mit deren verbundenen Verfahren hergestellt werden.
Weichmacher, die für die Verwendung bei der Herstellung von Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden geeigneterweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenwasserstoffölen und Alkyester einer Carbonsäure. Die Kohlenwasserstofföle werden vorzugsweise ausgewählt aus Naphthenölen und Paraffinölen. Die Alkylgruppen enthalten wünschenswerterweise 6 bis 30 Kohlenstoffatome. Zur Verwendung bei der Herstellung der Ester geeignete Carbonsäuren enthalten 1 bis 4 Carbonsäure-Kohlenstoffatome. Beispielhafte Ester sind Dioctylazealat, Dioctylsebacat und n-Butyltallat.
Der Weichmacher liegt in einer Menge von 1 pbw bis 200 pbw vor, basierend auf 100 pbw eines elastomeren EAO-Polymers. Die Menge beträgt wünschenswerterweise 20 pbw bis 200 pbw, vorzugsweise 50 pbw bis 150 pbw.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten gegebenenfalls ein COFE-Material, das den Nass-COF erhöht. Das Material, auch als Nass-COFE-Material bezeichnet, ist (a) ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus herkömmlichen Klebrigmachern und Polymeren niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität, Propylen-Copolymeren niedrigen Molekulargewichts, und liegt (b) vor in einer Menge größer als 0 pbw. Geeignete Polymere niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität sind z. B. EAO-Polymere, insbesondere EO-Copolymere.
Wenn es verwendet wird, beträgt die Menge des COFE-Materials wünschenswerterweise von > 0 pbw bis 40 pbw, auf 100 pbw des kombinierten Gewichts von CPO und elastomerem EAO-Polymer. Die Menge beträgt vorzugsweise von > 0 pbw bis 30 pbw, insbesondere von > 0 pbw bis 20 pbw.
Wenn das Nass-COFE-Material ein Polymer niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität ist, reicht die Menge aus, um der Zusammensetzung verbesserte Verarbeitbarkeit zu verleihen. Verbesserte Verarbeitbarkeit wird bestimmt durch eine Verringerung des Spitzen-Spritzgussdrucks im Verhältnis zu einer Zusammensetzung, die (1) denselben Verarbeitungsbedingungen unterzogen wird und (2) bis auf die Abwesenheit des COFE-Materials identisch ist.
Die Polymere niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität weisen auch charakteristische Eigenschaften auf. Ein niedriges MW ist ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht (M_W) von 500 bis 25.000. Das M_W beträgt wünschenswerterweise 500 bis 20.000 und vorzugsweise 500 bis 15.000. Die Kristallinität wird als gering angesehen, wenn sie < 20% ist, vorzugsweise von 0% bis 15%, insbesondere von 0% bis 10%. Die Polymere niedrigen Molekulargewichts weisen auch geeigneterweise eine T_g innerhalb eines Bereichs von –40°C bis –65°C auf.
Die Polymere niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität rufen, wenn sie in Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als COFE-Material vorhanden sind, einen unerwarteten Nutzen hinsichtlich der Verbesserung der Verarbeitbarkeit solcher Zusammensetzungen hervor. Ein Mittel, die verbesserte Verarbeitbarkeit deutlich zu machen, ist es, die Spitzen-Spritzgussdrücke von Zusammensetzungen zu vergleichen, die sich nur in der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Polymers niedrigen Molekulargewichts und geringer Kristallinität als COFE-Material unterscheiden. Die Zusammensetzung, die eine Menge solch eines Polymers enthält, die ausreicht, um den Nass-COF der Zusammensetzung zu verbessern, weist auch einen niedrigeren Spitzen-Spritzdruck auf als die Zusammensetzung ohne das Polymer. Das Ersetzen einer Zusammensetzung, die das COFE-Material enthält, mit einer Zusammensetzung der zweiten auf die zweite Erscheinungsform bezogenen Erscheinungsform kann einen ähnlichen Vergleich hervorrufen.
EAO-Polymere mit einer bimodalen oder multimodalen MWD sind auch als COFE-Materialien wirksam, solange sie eine geringe MW-Fraktion aufweisen, die die oben erwähnten unterscheidenden Eigenschaften hat. Da man annimmt, dass die Fraktion niedrigen Molekulargewichts die COF-Verbesserung bewirkt, wird der Fachmann verstehen, dass eine größere Menge eines bimodalen oder multimodalen EAO-Polymers benutzt werden muss, um einen Effekt zu erhalten, der mit dem eines EAO-Polymers niedrigen Molekulargewichts vergleichbar ist.
„Klebrigmacher", wie hier verwendet, ist ein allgemeiner Begriff für jede von einigen auf Kohlenwasserstoff basierenden Zusammensetzungen, die häufig verwendet werden, um einer Schmelzklebstoff-Zusammensetzung Klebrigkeit zu verleihen. Einige Klebrigmacher können auch eine polare Komponente aufweisen. Beispielhafte Klebrigmacher sind aliphatische C₅-Harze, Polyterpenharze, hydrierte Harze, gemischte aliphatische und aromatische Harze, hydrierte gemischte aliphatische und aromatische Harze, Kolophoniumester und hydrierte Kolophoniumester. Ein Klebrigmacher hat typischerweise eine Viskosität bei 350°Fahrenheit (°F) (177°C), gemessen unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters, von nicht mehr als 300 Centipoise (0,3 Pascalsekunden) und eine Glasübergangstemperatur (T_g) > 25°C. Die T_g liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 25°C bis 120°C, insbesondere 40°C bis 100°C.
Kommerziell erhältliche herkömmliche Klebrigmacher sind z. B. aliphatische Harze (AdTac^®, Piccotac^® und Piccopale^® (Hercules Inc.)), aliphatisch/aromatische Harze (Hercotac^® und Piccolyte^® (Hercules Inc.)), reine Monomerharze (Endex^®, Piccolastic^®, Piccotex^® und Kristalex^® (Hercules Inc.)), hell gefärbte Harze, sowohl aliphatisch als auch aromatisch (Hercolite^®, Hercules Inc.), hydrierte reine aromatische Harze (Regalrez^®, Hercules Inc.), hydrierte gemischte aromatische Harze (Regalite^®, Hercules Inc.), aromatische Harze (Picco^®, Piccodiene^®, Piccovar^® AP und Piccovar^® L (Hercules Inc.)), Polyterpenharze (Piccolyte^® A, Piccolyte^® C und Piccolyte^® S (Hercules Inc.)), Esterharze (Foral^®, Hercules Inc.), die Escorez^®-Reihe von Klebrigmachern (Exxon Chemical) und die Wingtack^®-Reihe von Klebrigmachern (Eastman Chemical). Die vorstehende Liste dient einzig Illustrationszwecken und ist nicht als vollständige Auflistung anzusehen. Der Fachmann kann leicht andere Klebrigmacher auswählen.
Verbesserung des COF, insbesondere Verbesserung des Nass-COF, tritt auf, wenn eine Verbindung zzgl. eines COFE-Materials einen Nass-COF aufweist, der größer ist als der der Verbindung allein.
Ein Nass-COF von 0,4 oder mehr ist insbesondere wünschenswert für bestimmte Anwendungen wie Industrie- und Arbeitsstiefelsohlen. Ein Nass-COF von 0,3 oder größer, insbesondere 0,35 oder größer, liefert sehr zufriedenstellende Ergebnisse für andere Anwendungen wie Griffe für die Ausrüstung von Golfclubs, Tennisschläger, Racquetballschläger und andere Sportartikel.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in einer Menge von 0 pbw bis 70 pbw, basierend auf 100 Teilen des kombinierten Gewichts von EAO-Polymer und CPO, mit einem Füllstoff (verstärkend, nicht verstärkend oder beides) kompoundiert werden. Außerdem kann auch ein Pigment hinzugefügt werden. Geeignete Füllstoffe und Verstärker sind z. B. Glas, Siliciumdioxid, Ruß, Metallcarbonate wie Calciumcarbonat, Metallsulfate wie Calciumsulfat, Metalloxide wie Magnesiumoxid und Zinkoxid, Talkum, Ton und Graphitfasern.
Viele herkömmliche, Spezialadditive können vorteilhaft sein, wenn sie in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Additive umfassen Antioxidantien, Oberflächenspannungsmodifikatoren, Antiblockmittel, Schmiermittel, antimikrobielle Zusätze wie metallorganische Zusätze, Isothiazolone, schwefelorganische Zusätze und Mercaptane; Antioxidantien wie phenolische Zusätze, sekundäre Amine, Phosphite und Thioester; antistatische Zusätze wie quartäre Ammoniumverbindungen, Amine und ethoxylierte, propoxylierte oder Glycerinverbindungen; hydrolytische Stabilisatoren; Schmiermittel wie Fettsäuren, Fettalkohole, Ester, Fettamide, Metallstearate, paraffinische und mikrokristalline Wachse, Silikone und Orthophosphorsäureester; Formtrennmittel wie feinkörnige oder pulverisierte Feststoffe, Seifen, Wachse, Silikone, Polyglykole und komplexe Ester wie Trimethylolpropantristearat oder Pentaerythrittetrastearat; Pigmente, Farbstoffe und Färbemittel; Weichmacher wie Ester von zweibasigen Säuren (oder ihren Anhydriden) mit einwertigen Alkoholen wie o-Phthalate, Adipate und Benzoate; Wärmestabilisatoren wie Organotinmercaptide, ein Octylester der Thioglykolsäure und ein Barium- oder Cadmiumcarboxylat; UV-Licht-Stabilisatoren, die als ein gehindertes Amin verwendet werden, ein o-Hydroxyphenylbenzotriazol, ein 2-Hydroxy-4-alkoxybenzophenon, ein Salicylat, ein Cyanacrylat, ein Nickelchelat und ein Benzylidenmalonat und Oxalanilid. Ein bevorzugtes gehindertes phenolisches Antioxidans ist Irganox^TM 1076 (Ciba-Geigy Corp.). Wenn es verwendet wird, übersteigt jedes der obigen Additive typischerweise nicht 5 wt%, basierend auf dem Gewicht der Gesamtzusammensetzung.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in Teile, Platten oder andere Formen gefertigt werden, unter Anwendung irgendeiner einer Anzahl herkömmlicher Verarbeitungstechniken für Elastomere. Die Zusammensetzungen können auch geformt werden, in Folien, vielschichtige Laminate oder extrudierte Platten gezogen werden, oder können mit einer oder mehreren organischen oder anorganischen Substanzen kompoundiert werden, auf jeder für solche Zwecke geeigneten Maschine.
Die Elastomerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung haben entweder eine kontinuierliche oder co-kontinuierliche Phase, die aus dem CPO gebildet wird. Die Zusammensetzungen, denen ein COFE-Material oder eine verfahrensbezogene Nass-COF-Verbesserung fehlt, weisen überraschenderweise verbesserte Eigenschaften auf, insbesondere Abriebfestigkeit (ASTM D 1630-83, NBS Abrader), im Verhältnis zu Zusammensetzungen, die aus denselben Komponenten hergestellt wurden, aber eine kontinuierliche EAO-Phase aufweisen.
Das Hinzufügen eines COFE-Materials zu einer Zusammensetzung bewirkt einigen Verlust bei der Abriebfestigkeit im Verhältnis zu der der Zusammensetzung ohne COFE-Material. Ähnlich erleiden auch Elastomerzusammensetzungen mit einem verbesserten Nass-COF als Ergebnis bestimmter Verfahrensbedingungen einigen Verlust bei der Abriebfestigkeit. Überraschenderweise jedoch wird die Nadelausreißfestigkeit (gemessen in Pfund pro Linear-Inch (pli) gemäß Testmethode Nummer FIA-326 des Footwear Institute of America) durch solche Verfahrensbedingungen nicht negativ beeinflusst.
Das Herstellen der Elastomerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfasst das Unterziehen einer Kombination eines CPO, eines elastomeren EAO, eines Weichmachers und gegebenenfalls eines COFE-Materials unter Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen, die ausreichen, um eine zweiphasige Mischzusammensetzung zu bilden. CPO, EAO, Weichmacher und COFE-Material sowie deren Mengen sind dieselben wie oben beschrieben. Das CPO und das EAO bilden jedes eine Phase. Die CPO-Phase des zweiphasigen Gemisches ist zumindest co-kontinuierlich mit der EAO-Polymerphase. Die Temperatur-, Scher- und in geringerem Ausmaß Druckbedingungen sind ausreichend, um sowohl CPO als auch EAO in einen Schmelzzustand umzuwandeln, und das CPO und das EAO in ihren Schmelzzuständen zumindest teilweise untereinander zu vermischen. Obwohl jede herkömmliche Schmelzverarbeitungsvorrichtung benutzt werden kann, liefern Extruder, insbesondere Doppelschneckenextruder, die gewünschten Ergebnisse.
Der Fachmann erkennt, dass die Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen von einer Schmelzverarbeitungsvorrichtung zur anderen variieren. Wenn man zum Beispiel einen 30 mm-Doppelschneckenextruder anstatt eines 90 mm-Doppelschneckenextruders verwendet, müssen die Zylindertemperatureinstellungen und die rpm-Einstellungen der Extruderschnecken im 30 mm-Extruder höher sein als im 90 mm-Extruder, um äquivalente Ergebnisse zu erhalten. Der Fachmann kann leicht ohne unangebrachtes Experimentieren zufriedenstellende Variationen solcher Einstellungen festlegen. Die unten vorgestellten Beispiele und Vergleichsbeispiele können als Anleitung für eine solche Festlegung benutzt werden.
Eine Verfahrensvariante, die es erlaubt, eine zweiphasige Mischzusammensetzung mit einem verbesserten Nass-COF ohne Verwendung eines COFE-Materials herzustellen, umfasst zwei Stufen. In Stufe eins werden das CPO und das EAO Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen, die ausreichen, eine erste schmelzgemischte Zusammensetzung zu bilden. Die Zusammensetzung kann regeneriert werden, in Pellets oder eine andere geeignete Beschickungsform umgewandelt werden, und dann in Stufe zwei einer zweiten Schmelzverarbeitungsvorrichtung zugeführt werden, wo sie in einen Schmelzzustand zurückgeführt wird. Eine alternative Stufe zwei erlaubt, dass die Zusammensetzung direkt der zweiten Schmelzverarbeitungsvorrichtung zugeführt wird, ohne einen zwischenzeitlichen Regenerierungsschritt, und in einem Schmelzzustand belassen wird. In beiden Fällen wird der ersten schmelzgemischten Zusammensetzung Weichmacher hinzugefügt, während sie die zweite Vorrichtung in einem Schmelzzustand durchläuft. Mit dieser Verfahrensvariante weist die zweiphasige Zusammensetzung einen Nass-COF auf, der den einer zweiphasigen Zusammensetzung übersteigt, die dadurch hergestellt wurde, dass CPO, EAO und Weichmacher einem einzigen Durchlauf durch dieselbe Verarbeitungsvorrichtung unterzogen werden.
Die Verfahrensvariante wendet wünschenswerterweise dort, wo die Vorrichtungen im Wesentlichen identisch sind, in jeder Vorrichtung dieselbe Kombination von Temperatur, Scherbedingungen und, wo angebracht, Druck an. Eine Kombination von Bedingungen für einen 30 mm-Doppelschneckenextruder ist eine Extruderschnecken-Geschwindigkeit von 400 rpm und Zylindertemperatureinstellungen, die ausreichen, um eine Polymer-Schmelztemperatur ≥ 330°C zu aufzubieten. Wie oben angemerkt erfordern Veränderungen in der Art und Größe der Vorrichtung eine Anpassung der Betriebsparameter.
Die Identifizierung einer Phase als kontinuierlich oder co-kontinuierlich kann leicht über TEM durchgeführt werden. Dieses Verfahren umfasst das kryogene Mikrotomschneiden einer Probe. Die mikrotomierte Oberfläche der Probe wird dann gefärbt (einem Dampf ausgesetzt) unter Verwendung einer 0,5 wt%igen wässrigen Lösung von Rutheniumtetraoxid. Die Probe wird dann untersucht und unter Verwendung eines TEM (JEOL 2000Fx) fotografiert. Die Vergrößerung ist typischerweise auf ≥ 7.500 × eingestellt.
Die unten vorgestellten Beispiele zeigen die verbesserte Abriebfestigkeit der Zusammensetzungen, die die vorliegende Erfindung vertreten. Die Elastomerzusammensetzungen weisen auch eine verbesserte Heiß-Grünfestigkeit (auch bekannt als Formverfestigung) auf, gemessen durch Dynamisch-Mechanische Spektroskopie („DMS"), im Verhältnis zu formuliertem Polyvinylchlorid und Styrol-Blockcopolymeren. Es ist anzunehmen, dass Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch verbesserte thermomechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen (z. B. 100°C bis 120°C), bewirken, wie Belastungsverformungstests und andere thermomechanische Analysen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, beschränken sie aber nicht, weder ausdrücklich noch implizit. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Anteile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, auf Basis des Gesamtgewichts. Arabische Ziffern kennzeichnen Beispiele (Ex) der vorliegenden Erfindung, und Buchstaben des Alphabets stehen für Vergleichsbeispiele (Comp Ex).
Tabelle I unten zeigt Daten der physikalischen Eigenschaften für verschiedene Materialien, die zum Herstellen der Zusammensetzungen für eine Anzahl von Ex und Comp Ex verwendet wurden. EAO-1 bis EAO-6 werden hergestellt oder sind erhältlich von DuPont Dow Elastomers L. L. C., und EAO-7 und EAO-8 sind erhältlich von The Dow Chemical Company.
EAO-1 ist ein EO-Polymer (Engage^® 8180) mit einem I₂ von 0,5 g/10 min und einer Dichte von 0,863 g/cm³. EAO-2 ist ein Ethylen/Propylen/Ethylidennorbornen(ENB)-Polymer in der Entwicklungsphase mit einem ENB-Gehalt von 0,5%. EAO-3 ist ein Ethylen/Propylen/ENB-Polymer in der Entwicklungsphase mit einem ENB-Gehalt von 0,5%. EAO-4 ist Ethylen/Propylen/1,4-Hexadien-Polymer (Nordel^® 2470) mit einem 1,4-Hexadien-Gehalt von 6,0%. EAO-5 ist ein experimentelles EO-Copolymer, das eine Mooney-Viskosität (ML₁₊₄, 125°C) von 70 und eine Dichte von 0,87 g/cm³ aufweist. EAO-6 ist ein Polyolefin-Elastomer (POE) (Engage^® 8842) mit einem I₂ von 1 g/10 min und einer Dichte von 0,858 g/cm³. EAO-7 ist ein lineares Polyethylen geringer Dichte (LLDPE) (Dowlex^® IP-90). EAO-8 ist auch ein LLDPE (Dowlex^® IP-60).
PP-1 ist ein PP-Homopolymer (Profax^® 6323, Himont). PP-2 ist ein PP-Homopolymer (PD 701, Himont). PP-3 ist ein PP-Homopolymer (Valtec^® HH 444, Himont).
Pl-1 ist ein Paraffinöl hoher Viskosität (Sunpar^® 2280, Sun Oil Co.). Pl-2 ist ein Paraffinöl geringer Viskosität (Tufflo^® 10, Lyondell Co.). Fi-1 ist ein oberflächenbehandelter geglühter Kaolinton-Füllstoff (Translink^® 37, Engelhard).
Die Werte der Viskosität (Visc), in Poise, werden bestimmt aus den Kurven log Schergeschwindigkeit gegen log Viskosität, die durch dynamisch-mechanische Spektroskopie unter Verwendung eines Instruments wie die von Rheometric Instruments erhältlichen erzeugt werden. Die in Tabelle 1 dargestellten Viskositätswerte werden bei 200 Sek^–1 durch Extrapolation aus den Kurven log Schergeschwindigkeit gegen log Viskosität bei 200°C unter Verwendung von 25-Millimeter(mm)-Parallelplatten bestimmt. Die Mooney-Viskosität (MV) (ML₁₊₄ bei 125°C) für die EAO-Polymere und die Schmelzfließgeschwindigkeit (MFR) (g/10 min) bei 230°C mit einem 2,16 kg-Gewicht für die PP-Polymere tragen zur Charakterisierung der Ausgangsmaterialien bei. Tabelle 1

––: bedeutet „nicht gemessen"

EX 1 bis 7 UND COMP EX A UND B
Neun Probenzusammensetzungen (Ex 1 bis 7 und Comp Ex A-B) werden aus den in Tabelle II dargestellten Zusammensetzungen hergestellt.
Tabelle II
Ex 1–4 und Comp Ex A-B werden hergestellt auf einem kleinen Farrell-Banbury-Labormaßstabsmixer. Für jedes Ex und Comp Ex wird das EAO-Polymer bei 130°C in den Mixer gegeben und für zwei Minuten bei einer Rotorgeschwindigkeit von 80 Umdrehungen pro Minute (rpm) geschmolzen. Der Weichmacher wird dann unter kontinuierlichem Mischen über eine Periode von zwei Minuten hinzugefügt. Die PP-Polymere werden dann in den Mixer gegeben, und durch Hinzufügen von Wasserdampf wird die Temperatur erhöht, gekoppelt mit einer Erhöhung der Rotorgeschwindigkeit auf 180 rpm. Nach vier Minuten werden die Inhalte des Mixers entnommen, in eine Platte gewalzt und dann zum Spritzgießen von Testpräparaten granuliert.
Ex 5 und 6 werden hergestellt unter Verwendung eines ZSK 30 mm Werner und Pfleiderer co-rotierenden Doppelschneckenextruders. Das EAO-Polymer, das PP-Polymer und der Füllstoff werden in einem Trommelmischer trockengemischt, bevor sie unter Verwendung einer kalibrierten Einfüllvorrichtung in den Extruder gegeben werden. Der Extruder arbeitet bei einer Geschwindigkeit von 200 rpm, um die trockenen Pellets wirksam als Schmelze zu verarbeiten, und liefert einen Düsendruck von 300 Pfund pro Quadrat-Inch (psi) (2070 Kilopascal (kPa)). Die Zonen 1 bis 5 werden entsprechend auf 140°C, 110°C, 170°C, 180°C und 190°C eingestellt, und die Extruderdüse wird auf 190°C eingestellt. Der Weichmacher wird unter Verwendung einer kalibrierten Pumpe und Einspritzdüse der Zone 2 des Extruders hinzugefügt. Das Extrudat gelangt vom Extruder durch eine Doppelstrangdüse hindurch in ein Wasserbad (13°C), wo es abgeschreckt wird. Das Extrudat verlässt das Wasserbad, wird mit einer Luftbürste getrocknet und dann pelletiert.
Ex 7 wird unter Verwendung derselben Vorrichtung wie in Ex 5 und 6 hergestellt, wobei aber der Extruder mit 240 rpm statt 200 rpm arbeitet, und mit unterschiedlichen Temperatureinstellungen. Für einen ersten Durchlauf durch den Extruder, während dessen kein Weichmacher hinzugefügt wird, sind die Temperatureinstellungen für die Zonen 1 bis 5 entsprechend 150°C, 165°C, 185°C, 185°C und 185°C, und die Extruderdüse ist auf 180°C eingestellt. Für einen zweiten Durchlauf durch den Extruder, während dessen der Zone 2 Weichmacher hinzugefügt wird, werden alle Temperaturen auf 175°C eingestellt. Nach dem zweiten Durchlauf wird das Extrudat wie in Ex 5 bis 6 verarbeitet.
Die für Ex 1 bis 7 und Comp Ex A-B hergestellten Zusammensetzungen werden in spritzgegossene Testpräparate oder Plättchen mit einer Fläche von 154,8 Quadratzentimetern (cm²) und einer Dicke von 0,312 cm umgewandelt. Die Plättchen werden hergestellt unter Verwendung einer Arburg Model 370C-800-225 (800 Kilonewton (kN) hydraulische Klemmkraft) Schneckenspritzgießmaschine (30 mm-Schnecke) mit in profilierter Weise eingestellten Zylindertemperaturen mit einer ersten Zylinderzone bei 121°C, den folgenden Zonen aufeinander folgend bei 177°C, 196°C und 204°C und einer Düseneinstellung bei 185°C. Eine Plättchenformtemperatur, obwohl auf 18°C eingestellt, ist typischerweise 21°C während des Formens. Die Winkelgeschwindigkeit, der Einspritzdruck und der Nachdruck der Schnecke betragen jeweils 30 Meter/Minute, 400 bar bis 700 bar (40 bis 70 Megapascal (MPa)) und 30 bar (3 MPa). Für jedes Plättchen wird ein Spritzlingsvolumen von 80 cm³ über einen Einspritzzeitraum von 1,9 bis 2,1 Sekunden anvisiert. Die Formkühlzeit beträgt 20 bis 30 Sekunden.
Die Präparate werden Untersuchungen auf physikalische Eigenschaften unterzogen, um die NBS-Abriebfestigkeit (ASTM D-1630), die Reißfestigkeit (psi/kPa) und die prozentuale Reißdehnung (%) zu bestimmen. Die Daten der physikalischen Eigenschaften sind unten in Tabelle III dargestellt. Für Vergleichszwecke weist ein vernetzter Kautschuk (NBS-Referenzmaterial) einen NBS-Abriebfestigkeitswert von 100 auf.
Tabelle III
Die in Tabelle III dargestellten Daten zeigen, dass Zusammensetzungen mit Viskositätsverhältnissen von 9 oder größer im Verhältnis zu ähnlichen Zusammensetzungen mit niedrigeren Viskositätsverhältnissen eine weitaus bessere Abriebfestigkeit aufweisen. Siehe z. B. Comp Ex A verglichen mit Ex 1. Ähnliche Ergebnisse sind mit anderen EAO-Polymeren, CPOs, Weichmachern und, wo angebracht, Additiven wie Füllstoffen, Pigmenten, Stabilisatoren, die alle oben offenbart sind, zu erwarten.
Die Daten der Heiß-Grünfestigkeit können veranschaulicht werden durch Bestimmen des Speichermoduls einer Zusammensetzung bei einer Temperatur von 130°C (8 mm-Parallelplatten) unter Verwendung eines DMS von Rheometric Scientific. Das Speichermodul für Ex 6 beträgt 798.000 Dyn/Quadratzentimeter (Dyn/cm²) (8137 Kilogramm/Quadratmeter (kg/m²)). Das Speichermodul für eine Polyvinylchlorid-Zusammensetzung, eine Styrol-Blockcopolymer-Zusammensetzung, beide typischerweise verwendet bei der Herstellung von Stiefelschäften, und Comp Ex A betragen jeweils 598.000 Dyn/cm² (6098 kg/m²), 173.000 Dyn/cm² (1764 kg/m²) und weniger als 5.000 Dyn/cm² (51 kg/m²). Diese Daten zeigen, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sich sehr vorteilhaft mit kommerziell erhältlichen Materialien vergleichen und eine merkliche Verbesserung gegenüber ähnlichen Zusammensetzungen mit einem niedrigeren Viskositätsverhältnis bieten. Ähnliche Ergebnisse sind mit anderen Zusammensetzungen, die die vorliegende Erfindung vertreten, zu erwarten.
EX 8 BIS 12 UND COMP EX C
Ex 8 und 9 werden unter Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung von Ex 5 bis 6 hergestellt, aber mit Temperaturen, die für die Zonen 1 bis 5 und die Extruderdüse entsprechend auf 140°C, 160°C, 165°C, 170°C, 165°C und 160°C eingestellt sind. Die Zusammensetzungen für Ex 8 bis 9 sind unten in Tabelle IV dargestellt. Ein Haake 9000 Doppelschneckenextruder, ausgerüstet mit einem gekühlten Wasserbad, wird zum Herstellen von Ex 10 bis 12 verwendet. Die Zonen 1 bis 5 und 6 (die Extruderdüse) werden entsprechend auf 140°C, 160°C, 170°C, 170°C, 160°C und 150°C eingestellt. Ex 10 und 11 sind jeweils Kombinationen aus 100 pbw der Zusammensetzungen von Ex 8 und 9 mit 10 pbw COFE-1. Ex 12 ist eine Kombination aus 100 pbw der Zusammensetzung von Ex 8 und 10 pbw COFE-2. Wenn sie vorliegen, werden die COFE-Verbindungen mit den Zusammensetzungen trockengemischt, bevor sie unter Verwendung des Extruders schmelzverarbeitet werden. Comp Ex C wird wie erhalten spritzgegossen.
Comp Ex C ist eine Styrol-Butadien-Styrol-Verbindung (SBS-1), die manchmal für Fussbekleidungs-Anwendungen benutzt wird und erhältlich ist von A-W Compounding Ltd. unter der Handelsbezeichnung TR2046. COFE-1, verwendet als COF-verbessernde Verbindung, ist Regalite^® 5101, ein Klebrigmacher (hydrierte gemischte aromatische Harze), erhältlich von Hercules Inc. COFE-2 ist ein EO-Polymer in der Entwicklungsphase (DuPont Dow Elastomers L. L. C.) mit einer bimodalen MWD (50% mit einem M_W von 200.000 und einer Dichte von 0,867 g/cm³ und 50% mit einem M_W von 12.000 und einer Dichte von 0,862 g/cm³, mit einer Gesamtdichte von 0,865 g/cm³ und einem MI von 3,0 g/10 min).
Tabelle IV
Die Zusammensetzungen von Ex 8 bis 12 und Comp Ex C werden unter Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der Ex 1 bis 7 in spritzgegossene Testplättchen umgewandelt.
Die Spritzguss-Verarbeitbarkeit wird während der Herstellung der Testplättchen quantifiziert. Die Spritzlingsgröße und die Schneckenposition, an der das Verfahren von Einspritzen auf Stillstand schaltet, wird bei der höchsten Einspritzgeschwindigkeit eingestellt, um derart ausgewertet zu werden, dass die Höhlung gerade voll ist. Die Temperaturen der Spritzgussvorrichtung sind 250°F (121°C) für Zone 1 (Zuführzone), 350°F (177°C) für Zone 2, 385°F (196°C) für Zone 3, 400°F (204°C) für Zone 4 und 385°F (196°C) für die Düse. Die Zeit zum Befüllen der Höhlung bis zu diesem Punkt und der Spitzen-Einspritzdruck werden bei verschiedenen Einspritzgeschwindigkeiten (5, 8, 10, 15, 20, 30, 50 und 70 cm³/Sekunde) aufgezeichnet. Der Spitzen-Einspritzdruck wird gegen die scheinbare Schergeschwindigkeit (siehe Tabelle VI) im Zulauf aufgetragen. Die scheinbare Schergeschwindigkeit wird über die Einspritzgeschwindigkeit und die physikalischen Abmessungen der Form berechnet. Der Spitzen-Einspritzdruck (siehe Tabelle VI), der sich aus der eingestellten Einspritzgeschwindigkeit ergibt, wird als Indikator für die Verarbeitbarkeit benutzt, da er eine Auswirkung des Verfahrens ist, die von der Schmelzviskosität, der Einspritzgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Verfestigung der Fließfront abhängt.
Der Fachmann auf dem Gebiet des Spritzgießens erkennt, dass den Einspritzdrücken durch die Klemmleistung in einer Formmaschine entgegengewirkt wird. Er erkennt auch, dass erfolglose Spritzgießharze, während sie bei der höchsten praktischen Schmelztemperatur eingefüllt werden, einen Einspritzdruck erzeugen werden, der die erreichbare Klemmleistung vor der Formhöhlung übersteigt. Wenn der Spitzendruck die Klemmleistung übersteigt, tritt ein Pressgrat auf. Daher wird eine Verbindung, die bei einer gegebenen Einspritzgeschwindigkeit (Schergeschwindigkeit) einen deutlich niedrigeren Einspritzdruck als ein anderes Harz erzeugt, als besser verarbeitbar angesehen.
Die Testplättchen für Ex 8 bis 12 und Comp Ex C werden einer Analyse physikalischer Eigenschaften und Untersuchungen zur Bestimmung des COF auf nasser und trockener Tonfliese, der NBS-Abriebfestigkeit, der DIN-Abriebfestigkeit, der Härte (Steife A) und der Spritzgussviskosität bei acht verschiedenen Schergeschwindigkeiten unterzogen. Die Untersuchung des Reibungskoeffizienten (COF) wird gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung einer Tonfliese (trocken und nass) durchgeführt. Die NBS-Abriebfestigkeit wird wie in Ex 1 bis 7 bestimmt. Der DIN-Abrieb (Messung des Volumenverlustes) wird gemäß Untersuchungsmethode DIN 53516 bestimmt. Die Untersuchung der Härte (Steife A) wird gemäß ASTM D-2240 durchgeführt. Die Testdaten der physikalischen Eigenschaften sind unten in Tabelle V zusammengefasst. Tabelle V

Tabelle VI

––: bedeutet „nicht gemessen"

Die in Tabelle V dargestellten Daten zeigen, dass die Zugabe einer COFE-Verbindung den Nass-COF ohne einen merklichen negativen Effekt auf die übrigen physikalischen Eigenschaften erhöht. COFE-2, das nur 50 wt% einer Fraktion niedrigen Molekulargewichts beinhaltet, stellt effektiv 5 wt% einer COF-verbessernden Verbindung bereit. Wenn die Menge an COFE-2 verdoppelt wird, wie in Ex 15 gezeigt, sind weitere Verbesserungen des Nass-COF offenkundig. Wenn mindestens ein Teil des EAO-6 durch COFE-2 ersetzt wird, sind noch weitere Verbesserungen des Nass-COF zu erwarten.
Die in Tabelle VI dargestellten Daten zeigen, dass die Zugabe einer COFE-Verbindung die Schmelzflusseigenschaften der Zusammensetzungen nicht negativ beeinflusst. Dies ist deswegen überraschend, weil die Zugabe einer COFE-Verbindung die relative Menge an Weichmacher effektiv verringert. In Ex 10 und 11 haben die Zusammensetzungen, die ein COFE-Material enthalten, die Fließeigenschaften jeweils im Verhältnis zu Ex 8 und 9 verbessert. Wie oben angegeben sind verbesserte Fließeigenschaften aus einem geringeren Spitzen-Einspritzdruck während des Spritzgießens bei denselben Einspritzgeschwindigkeiten ersichtlich. Mit anderen Worten, einige COFE enthaltenden Verbindungen sind leichter spritzzugießen als vergleichbare Verbindungen ohne eine COFE-Verbindung.
EX 13 BIS 17
Fünf weitere Beispiele werden hergestellt unter Verwendung der Vorrichtungen und Verfahren, die für Ex 10 bis 12 umrissen wurden, für Ex 15 bis 17, und der Vorrichtungen und Verfahren, die in Ex 5 bis 6 umrissen wurden, für Ex 13 bis 14. Ex 13 und 14 wiederholen jeweils Ex 10 und 11, jedoch mit 5 pbw statt 10 pbw COFE-1 und 95 pbw statt 90 pbw der jeweiligen Zusammensetzungen von Ex 8 und 9. Ex 15 wiederholt Ex 12, jedoch mit 20 pbw statt 10 pbw COFE-2 und 80 pbw statt 90 pbw der Zusammensetzung von Ex B. Ex 16 und 17 wiederholen Ex 10, aber mit COFE-3 (Ex 16) oder COFE-4 (Ex 17) statt COFE-1. COFE-3 ist ein experimentelles EO-Copolymer niedrigen Molekulargewichts (Zahlenmittel-Molekulargewicht (M_n) von 9200; DuPont Dow Elastomers L. L. C.), das eine Dichte von 0,870 g/cm³ und einen effektiven MI von 1770 g/10 min aufweist. COFE-4 ist Hercotac^® 1148, ein Klebrigmacher (Mischung aus gewonnenen Monomeren, natürlich vorkommenden Monomeren oder beiden mit einer T_g von 44°C, einem M_W von 1500 und einer MWD von 1,9), erhältlich in Pelletform von Hercules Inc. Tabellen VII und VIII stellen jeweils die Testdaten der physikalischen Eigenschaften für Ex 13 bis 17 und die Daten des Spitzen-Einspritzdrucks für Ex 15 bis 17 dar. Obwohl nicht gezeigt ist zu erwarten, dass die Daten des Spitzen-Einspritzdrucks für Ex 13 in der Mitte zwischen den Werten liegen, die oben für Ex 8 und 10 dargestellt wurden. Ähnlich ist zu erwarten, dass die Daten für Ex 14 in der Mitte zwischen den Werten liegen, die oben für Ex 9 und 11 dargestellt wurden. Tabelle VII

––: bedeutet „nicht bestimmt"

Tabelle VIII
Die in den Tabellen VII und VIII dargestellten Daten zeigen die Effektivität des Variierens der Anteile an Klebrigmachern und der verschiedenen Klebrigmacher hinsichtlich der Verbesserung des Nass-COF der Polymerzusammensetzungen von Ex 13 bis 17. Bestimmte Klebrigmacher und Mengen an Klebrigmacher bewirken eine größere Verbesserung des COF, als andere es tun. Ähnliche Ergebnisse sind mit anderen Polymeren, Polymerzusammensetzungen, Klebrigmachern (herkömmlich oder ein Polymer niedrigen Molekulargewichts) und Additiven, die alle oben offenbart sind, zu erwarten. Der Fachmann kann leicht die geeigneten Zusammensetzungen und Klebrigmacher auswählen, ebenso wie die relativen Mengen jeder Komponente, die benötigt werden, um einen angestrebten Ziel-Nass-COF zu erhalten.
EX 18 BIS 19 UND COMP EX D
Zwei weitere Beispiele und ein Vergleichsbeispiel werden hergestellt unter Verwendung einer Zusammensetzung, die 60,3% EAO-4, 26,6% PP-2, 8,5% EAO-6, 2,9% EAO-8, 1,6% Fi-1 und 0,1% Irganox^® 1076 (gehindertes phenolisches Antioxidans, Ciba-Geigy Corp.) enthält.
Die Zusammensetzung wird drei verschiedenen Zusammenstellungen von Verfahrensbedingungen unterzogen. Alle benutzen einen 90 mm-Berstorff-Doppelschneckenextruder statt des 30 mm-Doppelschneckenextruders von Ex 5 bis 6. Die Zonen 1 bis 6, das Rasterwechselgehäuse, die Übergangszone und die Extruderdüse sind jeweils eingestellt auf 490°F (254,4°C), 440°F (226,7°C), 545°F (285,0°C), 500°F (260,0°C), 400°F (204,4°C), 590°F (310,0°C), 420°F (215, 6°C), 425°F (218,3°C) und 450°F (232,2°C). Der Extruder arbeitet bei 250 rpm, was in Verbindung mit den obigen Temperaturen effektiv eine Polymer-Schmelztemperatur von 430°F (221,1°C) erzeugt. Ein Gala Unterwasserpelletierer wandelt das geschmolzene Polymer in Pellets um.
Comp Ex D steht für die Zusammensetzung, so wie sie ohne Zugabe von Weichmacher durch den Extruder verarbeitet wurde. Ex 18 führt dem Extruder dieselbe Zusammensetzung zu, modifiziert jedoch das für Comp Ex D angewendete Verfahren durch Einspritzen von Pl-2 in Zone 3, das ausreicht, um einen Weichmachergehalt des fertigen Produktes von 41% zu liefern. Ex 19 fügt die Pellets von Comp Ex D in den Einfüllschacht des Extruders und spritzt dann in Zone 3 dieselbe Menge an Weichmacher wie in Ex 18 ein.
Die Zusammensetzungen von Ex 18 bis 19 werden wie in Ex 1 bis 7 in spritzgegossene Testplättchen umgewandelt und wie in Ex 8 bis 12 einer Analyse physikalischer Eigenschaften unterzogen. Die Nadelausreißfestigkeit wird in Pfund pro Linear-Inch (pli) gemäß Untersuchungsmethode Nummer FIA-326 des Footwear Institute of America gemessen. Testdaten der physikalischen Eigenschaften sind unten in Tabelle IX zusammengefasst. Daten des Spitzen-Einspritzdrucks werden für Ex 18 bis 19 und Comp Ex D wie in Ex 8 bis 12 bestimmt und unten in Tabelle X dargestellt.
Tabelle IX
Tabelle X
Die in den Tabellen IX und X dargestellten Daten zeigen verschiedene Punkte. Erstens zeigen die Daten in Tabelle X, dass für eine gegebene Stoffzusammensetzung ein Verfahren mit zwei Durchläufen (Ex 19) verbesserte Fließeigenschaften im Verhältnis zu einem Verfahren mit einem Durchlauf (Ex 18) liefert. Zweitens zeigen die Daten in Tabelle X den vorteilhaften Effekt der Beigabe eines Weichmachers, siehe Comp Ex D ohne Weichmacher gegen Ex 18 und Ex 19 mit einem Weichmacher. Drittens zeigen die Daten in Tabelle IX, dass eine Verbesserung des Nass-COF (Tonfliese) eine Verringerung in der Abriebfestigkeit begleitet. Überraschenderweise jedoch bleibt die Nadelausreißfestigkeit nahezu konstant. Ähnliche Ergebnisse sind mit anderen Zusammensetzungen und Verfahrensbedingungen zu erwarten, die alle oben offenbart sind. Der Fachmann kann leicht Verfahrensbedingungen auswählen, die ein wünschenswertes Gleichgewicht zwischen Fließeigenschaften und Nass-COF einerseits und Abriebfestigkeit andererseits erzeugen.
EX 20 BIS 22
Die Zusammensetzung von Comp Ex D wird wie in Ex 5 bis 6 verarbeitet, bis auf die Erhöhung der Extruderschneckengeschwindigkeit des 30-mm-Doppelschneckenextruders auf 400 rpm und das Verwenden einheitlicher Zylindertemperatureinstellungen von 280°C (Ex 20), 310°C (Ex 21) und 330°C (Ex 22). Die Einstellungen erzeugen entsprechende Polymer-Schmelztemperaturen von 302°C, 335°C und 356°C. Die Spritzgieß-Testdaten sind unten in Tabelle XI zusammen mit denen für Comp Ex D dargestellt.
Tabelle XI
Die Daten in Tabelle XI zeigen, dass Veränderungen der Schmelzverarbeitungsvorrichtung Abänderungen der Vorrichtungsparameter erfordern, um nahezu äquivalente Ergebnisse zu erhalten. Die Daten für Ex 22 liegen nahe bei denen für Comp Ex D. Um solche Daten zu erhalten, muss die Schmelzverarbeitungstemperatur für einen 30 mm-Doppelschneckenextruder 330°C betragen. Wie bei Ex 18 und 19 sollte die Zugabe eines Weichmachers eine dramatische Verringerung der Spitzendruck-Messungen bewirken. Ähnliche Ergebnisse sind mit anderen Zusammensetzungen und Verfahrensbedingungen zu erwarten, die alle oben offenbart sind.

Claims

Elastomerzusammensetzung, bestehend im Wesentlichen aus: (a) 20 bis 50 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombinierten Gewicht von (a) und (b), eines kristallinen Polyolefins mit einer Schmelzfließgeschwindigkeit, bestimmt bei einer Temperatur von 230°C mit einem Gewicht von 2,16 kg, von mindestens 35 g/10 min, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen-Homopolymeren und Propylen/Ethylen-Copolymeren; (b) 80 bis 50 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombinierten Gewicht von (a) und (b), eines elastomeren Ethylen/alpha-Olefin-Polymers, wobei das Polymer gegebenenfalls ein darin polymerisiertes Dienmonomer aufweist; (c) 1 bis 200 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile elastomeres Polymer eines Weichmachers, wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kohlenwasserstoffölen und Alkylestern einer Carbonsäure; und gegebenenfalls; (d) mehr als 0 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile von (a) und (b) eines Materials, das eine Zunahme des Reibungskoeffizienten im Nasszustand, wie gemessen gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung einer nassen Tonfliese, gegenüber dem Reibungskoeffizienten im Nasszustand einer nur (a), (b) und (c) einschließenden Zusammensetzung, bereitstellt, und gegebenenfalls (e) eines Füllstoffs mit einer Menge im Bereich von 0 bis 70 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombi nierten Gewicht von (a) und (b), wobei der Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Glas, Siliciumdioxid, Ruß, Metallcarbonaten, Metallsulfaten, Metalloxiden, Talkum, Ton, und Graphitfasern; wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von vernetzenden oder unlöslichen Gelen ist, das Ethylen/alpha-Olefin-Polymer eine Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 200°C und einer Schergeschwindigkeit von 200 Sek^–1, aufweist, die um mindestens das Neunfache größer als diejenige des kristallinen Polyolefins ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das kristalline Polyolefin eine Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) von mindestens 2,0 aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ethylen/alpha-Olefin-Polymer mindestens eines von (a) einer Mooney-Viskosität (ML₁₊₄ bei 125°C) von mindestens 20, und (b) einer Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) von mindestens 2,0 aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Ethylen/alpha-Olefin-Polymer eine Mooney-Viskosität von mindestens 70 aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Ethylen/alpha-Olefin-Polymer um ein Ethylen/Alpha-Olefin/Dien-Monomer-Terpolymer handelt, wobei das Dien ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Norbornadien, Dicyclopentadien, 1,4-Hexadien, Piperylen oder 5-Ethyliden-2-norbornen und Gemischen davon.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ethylen/α-Olefin-Polymer mindestens ein darin polymerisiertes α-Olefin-Comonomer aufweist, wobei das α-Olefin 3 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Weichmacher um ein Kohlenwasserstofföl, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naphthenölen und Paraffinölen, handelt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das kristalline Polyolefin und das Ethylen/α-Olefin-Polymer als zwei einzelne Phasen vorliegen, wobei die kristalline Polyolefinphase mit der Ethylen/α-Olefin-Polymer-Phase zumindest co-kontinuierlich ist, wobei die Zusammensetzung eine Abriebfestigkeit (ASTM D 1630-83, NBS Abrader) aufweist, die größer als diejenige einer ähnlichen Zusammensetzung ist, die aus denselben Komponenten, jedoch mit einer einzelnen kontinuierlichen Phase, die aus dem Ethylen/α-Olefin-Polymer gebildet ist, hergestellt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das nasse COFE-Material (a) ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Klebrigmachern und Polymeren mit niedrigem Molekulargewicht und niedriger Kristallinität, und (b) in einer Menge vorliegt, die größer als 0 Gewichtsteile ist, wobei die Menge, wenn es sich bei dem nassen COFE-Material um ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und niedriger Kristallinität handelt, der Zusammensetzung eine wie durch eine Reduktion im Spitzenspritzgussdruck bestimmte, verbesserte Verarbeitungsfähigkeit in Bezug auf eine Zusammensetzung, die (1) denselben Verarbeitungsbedingungen unterzogen wurde und (2) für die Abwesenheit des COFE-Materials gleichermaßen sicher ist, verleiht.
Verfahren zur Herstellung einer Elastomerzusammensetzung, wobei das Verfahren das Unterziehen einer Kombination von (a) 20 bis 50 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombinierten Gewicht von a und b, eines kristallinen Polyolefins mit einer Schmelzfließgeschwindigkeit, bestimmt bei einer Temperatur von 230°C mit einem Gewicht von 2,16 kg, von mindestens 35 g/10 min, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen-Homopolymeren und Propylen/Ethylen-Copolymeren; (b) 80 bis 50 Gewichtsteilen, basierend auf dem kombinierten Gewicht von (a) und (b), eines elastomeren Ethylen/alpha-Olefin-Polymers, wobei das Polymer gegebenenfalls ein darin polymerisiertes Dienmonomer aufweist; (c) 1 bis 200 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile elastomeres Polymer eines Weichmachers, wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ölen und Alkylestern einer Carbonsäure; und gegebenenfalls (d) 0 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile von (a) und (b) eines Materials, das eine Zunahme des Reibungskoeffizienten im Nasszustand, wie gemessen gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung einer nassen Tonfliese, gegenüber einem Reibungskoeffizienten im Nasszustand einer nur (a), (b) und (c) einschließenden Zusammensetzung, bereitstellt, unter Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen zur Bildung einer zweiphasigen Mischzusammensetzung, wobei das kristalline Polyolefin eine zumindest co-kontinuierliche Phase mit der Ethylen/alpha-Olefin-Polymer-Phase ist; wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von vernetzenden oder unlöslichen Gelen ist, wobei das Ethylen/alpha-Olefin-Polymer eine Viskosität, gemessen bei einer Temperatur von 200°C und einer Schergeschwindigkeit von 200 Sek^–1 aufweist, die um mindestens das Neunfache größer als diejenige des kristallinen Polyolefins ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei (a) und (b) Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen werden, um eine erste schmelzgemischte Zusammensetzung zu bilden, wonach die erste schmelzgemischte Zusammensetzung und (c) Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen werden, um die zweiphasige Mischzusammensetzung zu bilden, wobei die zweiphasige Zusammensetzung einen COF im Nasszustand aufweist, der größer als derjenige einer zweiphasigen Zusammensetzung ist, die durch Unterziehen einer Kombination von (a), (b) und (c) einer einzelnen Iteration von Temperatur-, Scher- und Druckbedingungen unterzogen wurde.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zur Bildung der ersten schmelzgemischten Zusammensetzung verwendeten Bedingungen und die zur Bildung der zweiphasigen Zusammensetzung verwendeten Bedingungen aus der ersten schmelzgemischten Zusammensetzung dieselben sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Scher-, Druck- und Temperaturbedingungen durch einen Doppelschneckenextruder mit 30 mm bereitgestellt sind, der mit einer Extruderschneckengeschwindigkeit von 400 UpM mit Barrel-Temperatureinstellungen arbeitet, die die erste schmelzgemischte Zusammensetzung und die zweiphasige Zusammensetzung auf eine Schmelztemperatur von mindestens 330°C erhöhen.
Herstellungsgegenstand, bei welchem mindestens eine Komponente davon aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist, wobei der Gegenstand (a) eine Abriebfestigkeit (ASTM D 1630-83, NBS Abrader) aufweist, die größer als diejenige eines ähnlichen Gegenstands ist, der aus derselben Zusammensetzung, jedoch mit einer einzelnen kontinuierlichen Phase, die aus dem Ethylen/alpha-Olefin-Polymers gebildet ist, aufweist und, wenn Komponente (d) vorliegt, einen COF, wie gemäß ASTM D-1894 unter Verwendung eines nassen Tonziegel, von mindestens 0,3, vorzugsweise mindestens 0,4 aufweist.