EP1448687A1 - Metallic-farbene thermoplastische formmasse - Google Patents

Metallic-farbene thermoplastische formmasse

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Publication number
EP1448687A1
EP1448687A1 EP01274647A EP01274647A EP1448687A1 EP 1448687 A1 EP1448687 A1 EP 1448687A1 EP 01274647 A EP01274647 A EP 01274647A EP 01274647 A EP01274647 A EP 01274647A EP 1448687 A1 EP1448687 A1 EP 1448687A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molding composition
metallic
thermoplastic molding
tinsel
colored thermoplastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01274647A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Paul
Christian Scheurell
Felix Rattay
Thomas Schuldt
Andreas Teitge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Albis Plastic GmbH
Original Assignee
Albis Plastic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP1448687A1 publication Critical patent/EP1448687A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y10T428/24322—Composite web or sheet

Definitions

  • the invention relates to a metallic-colored thermoplastic molding composition containing metal tinsel in different admixtures.
  • the invention relates to a method for producing this molding composition and the use of the molding composition according to the invention for the production of moldings.
  • Metallic-colored thermoplastic molding compounds are used, for example, where plastics have displaced metallic components, but for design reasons it is important to adapt the optical appearance of the molded bodies to the metallic structure of the previous metallic components.
  • this adaptation can be carried out in two ways: firstly by complex and cost-intensive subsequent color-coating of the molded parts or secondly by using a molding compound which already has the desired color effect. For economic and ecological reasons, the second way is preferable.
  • a disadvantage of the molding composition described there is that it tends to form visible flow lines when processed by injection molding, in particular when producing complicated molded parts with openings. These affect the uniform color impression and lead to poor quality molded part surfaces. This not only reduces the quality but also the usability of the molded parts produced.
  • the object of the invention is to provide a molding compound, when using this undesirable flow line formation does not occur, so as to improve the quality of the goods manufactured. It is also an object of the invention to provide a method with which molding compositions can be produced in which the end product produced therefrom is free of flow lines. Finally, it is an object of the invention to provide a shaped body with openings, the flow lines of which are invisible.
  • the mass fraction of the metal tinsel in the metallic-colored thermoplastic molding composition is greater than 5% and less than or equal to 15%.
  • the proportion by mass of the metal tufts in the metallic-colored molding composition is preferably more than 6%, in particular the proportion is between 6 and 13%.
  • the molding composition contains hexagonal metal tinsel.
  • the metal-tinsel admixture is advantageously any mixture of square, rectangular and hexagonal metal tinsel.
  • the shape of the metal tinsel is thus better adapted to the naturally occurring crystalline lattice structures.
  • these metal flakes are coated in order to intensify the bond to the base material and to improve the mechanical properties.
  • the object is also achieved in that in a particularly favorable
  • the generic molding compound contains a metal-tinsel admixture, the edge length distribution of which is not Gaussian-distributed.
  • the base material for the thermoplastic molding composition consists of polyamide, which preferably contains reinforcing materials, in particular fibers and / or fillers.
  • the process task for producing a metallic-colored thermoplastic molding composition is achieved in that the metal flakes are incorporated into the molding composition preferably by means of a screw extruder at a mixing point which has a ratio of screw length to diameter of more than 5 and less than 60 , preferably between 20 and 50, in particular 40.
  • the specific energy input that occurs during compounding of the molding compound is so limited that the admixing of the metal tinsel takes place non-destructively while maintaining the at least monomodal edge length distribution, and while maintaining complete mixing of base material and metal tinsel, which makes the end product appear free of flow lines.
  • thermoplastic molding composition according to the invention leads to the formation of a uniform surface of the molding in the production of complicated moldings, in particular those with openings. There are no visible flow lines.
  • a polyamide in particular ALCOM TM 6 PA 900/8 GF 10 MR 20 silver metallic 12-778 FF from the applicant, is preferably used as the base material.
  • the filler system consists of a 30% hybrid system. This granulate is melted in a twin-screw extruder in a known manner at the temperatures provided, with kneading and mixing zones also usually being provided in the twin-screw extruder.
  • the metal-tinsel admixture consists of various aluminum glitter, the edge length of the tinsel being between 100 and 200 ⁇ m and their thickness between 16 and 54 ⁇ m.
  • the metal flakes are only added in the direction of flow behind the kneading and mixing zones. The addition takes place at a mixing point which is at a ratio of screw length to diameter of 35.
  • the temperature of the screw extruder is between about 280 and 320 ° C in order to ensure the complete and homogeneous incorporation of the metal-tinsel addition.
  • the molding composition thus obtained is then cooled in a water bath and brought into the mold for later use, for example granulated.
  • This granulate is melted in an injection molding machine and injected through nozzles into a hollow mold which specifies the end product.
  • the molded body obtained after cooling has a uniform surface structure, flow lines do not appear visually, so they are invisible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine metallic-farbene thermoplastische Formmasse, die in unterschiedlichen Beimischungen Metall-Filtter enthält. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Formmasse und deren Verwendung bei Formkörpern mit Öffnungen. Bei der Verwendung dieser Formmasse tritt sichtbare Fliesslinienbildung nicht auf, so dass die Qualität der hergestellten Ware verbessert wird. Dazu ist vorgeshen, dass der Masseanteil der Metall-Flitter an der thermplastischen Formmasse zwischen sechs und 15 % liegt, wobei die Grösse der Flitter nicht Gauss-verteilt ist, sondern die Formmasse nur weitgehend gleichgrosse Flitterpartikel auch in Flittermischungen enthält.

Description

Metallic-farbene thermoplastische Formmasse
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine metallic-farbene thermoplastische Formmasse, enthaltend Metall-Flitter in unterschiedlichen Beimischungen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Formmasse und die Verwendung der erfindungsgemäßen Formmasse zur Herstellung von Formkörpern.
Metallic-farbene thermoplastische Formmassen werden beispielsweise dort verwendet, wo Kunststoffe metallische Bauteile verdrängt haben, es jedoch aus Gründen des Designs darauf ankommt, das optische Erscheinungsbild der Formkörper an die metallische Struktur der vormaligen metallischen Bauteile anzupassen.
Diese Anpassung kann prinzipiell auf zwei Wegen erfolgen: Zum einen durch aufwendiges und kosten intensives nachträgliches farbgebendes Beschichten der Formteile oder zum anderen durch Verwendung einer Formmasse, die bereits den gewünschten Farbeffekt aufweißt. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist der zweite Weg vorzuziehen.
Eine solche metallic-farbene thermoplastische Formmasse, von der die
Erfindung als Stand der Technik ausgeht, ist aus DE 197 28 914 A1 bekannt.
Nachteilig an der dort beschriebenen Formmasse ist, daß sie bei der Verarbeitung im Spritzgussverfahren, insbesondere bei der Herstellung von komplizierten Formteilen mit Öffnungen, zur Bildung von sichtbaren Fließlinien neigt. Diese beeinträchtigen den gleichmäßigen Farbeindruck und führen zu qualitativ schlechten Formteiloberflächen. Damit wird nicht nur die Qualität sondern auch die Verwendbarkeit der hergestellten Formstücke verringert. Aufgabe der Erfindung ist es eine Formmasse anzugeben, bei deren Verwendung diese unerwünschte Fließlinienbildung nicht auftreten, um so die Qualität der hergestellten Ware zu verbessern. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem Formmassen hergestellt werden können, bei denen das daraus hergestellte Endprodukt fließlinienfrei ist. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen Formkörper mit Öffnungen anzugeben, dessen Fließlinien unsichtbar sind.
Diese Aufgabe wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Masseanteil der Metall-Flitter an der metallic-farbenen thermoplastischen Formmasse größer 5% und kleiner oder gleich 15% ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung beträgt der Masseanteil der Metall- Flittter an der metallic-farbenen Formmasse vorzugsweise mehr als 6%, insbesondere liegt der Anteil zwischen 6 und 13%. Überraschenderweise weisen Formkörper, die aus einer solchen Formmasse mit wesentlich erhöhtem Metall-Flitter-Anteil gefertigt sind, keine sichtbaren Fließlinien auf. Dabei bleiben die mechanischen Eigenschaften vorteilhafterweise erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Formmasse hexagonale Metall-Flitter. Vorteilhafterweise ist die Metall-Flitter-Beimischung eine beliebige Mischung aus quadratischen, rechteckigen und hexagonalen Metall-Flittern. Die Form der Metall-Flitter ist somit besser an die natürlich vorkommenden kristallinen Gitterstrukturen angepaßt.
Diese Metallflitter sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beschichtet, um die Bindung zum Basismaterial zu intensivieren und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in einer besonders günstigen
Ausführung der Erfindung die gattungsgemäße Formmasse eine Metall-Flitter- Beimischung enthält, deren Kantenlängenverteilung nicht Gauß-verteilt ist.
Vorteilhaft ist, wenn diese mindestens monomodal, vorzugsweise bi- oder höhermodal vorliegt, wobei unter „modal" im Sinne der Erfindung verstanden wird, daß nur Metall-Flitter-Partikel nahezu gleicher Größe und Form vorhanden sind. Solche Beimengungen führen überraschenderweise dazu, daß zwangsläufig vorhandene Fließlinien im Endprodukt optisch nicht mehr hervortreten und somit unsichtbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Basismaterial für die thermoplastische Formmasse aus Polyamid, welches vorzugsweise Verstärkungsstoffe, insbesondere Fasern und/oder Füllstoffe enthält.. Solche vorteilhaft mechanisch, chemisch und thermisch beständigen Basismassen bilden auch bei Faserverstärkung überraschend keine sichtbaren Fließstrukturen aus, obwohl sie sonst bei Fasern dazu neigen.
Die Verfahrensaufgabe zur Herstellung einer metallic-farbenen thermoplastischen Formmasse wird dadurch gelöst, daß eine Einarbeitung der Metall-Flitter in die Formmasse vorzugsweise durch einen Schneckenextruder an einem Zumischpunkt erfolgt, der bei einem Verhältnis von Schneckenlänge zu -durchmesser von mehr als 5 und weniger als 60, vorzugsweise zwischen 20 und 50, insbesondere bei 40 liegt. Dadurch ist der beim Compoundieren der Formmasse erfolgende spezifische Energieeintrag so begrenzt, daß die Beimischung der Metall-Flitter zerstörungsfrei unter Beibehaltung der mindestens monomodalen Kantenlängenverteilung erfolgt, sowie unter Wahrung einer vollständigen Vermischung von Basismaterial und Metall- Flittern, die das Endprodukt fließlinienfrei erscheinen läßt.
Überraschenderweise führt die Verwendung einer erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse bei der Herstellung von komplizierten Formkörpern, insbesondere solchen mit Öffnungen, zur Bildung einer einheitlichen Oberfläche des Formkörpers. Es kommt nicht zur Bildung von sichtbaren Fließlinien.
Schließlich wird die Aufgabe durch einen Formkörper dadurch gelöst, daß er aus einer Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 besteht. Die Erfindung wird beispielhaft anhand des folgenden Ausführungsbeispiels erläutert:
Als Basismaterial wird vorzugsweise ein Polyamid, insbesondere ALCOM™ 6 PA 900/8 GF 10 MR 20 silbermetallic 12-778 FF der Anmelderin verwendet. Das Füllstoffsystem besteht aus einem 30% Hybridsystem. Dieses Granulat wird in einem Doppelschneckenextruder in bekannter Weise bei den vorgesehenen Temperaturen aufgeschmolzen, wobei auch üblicherweise Knet- und Mischzonen im Doppelschneckenextruder vorgesehen sind.
Die Metall-Flitter-Beimischung besteht aus verschiedenen Aluminium-Glittern, wobei die Kantenlänge der Flitter etwa zwischen 100 und 200 μm und deren Dicke zwischen 16 und 54 μm liegt. Die Metall-Flitter werden in Fließrichtung erst hinter den Knet- und Mischzonen zugegeben. Die Zugabe erfolgt an einem Zumischpunkt, der bei einem Verhältnis von Schneckenlänge zu -durchmesser von 35 liegt. Die Temperatur des Schneckenextruders liegt dabei bei zwischen etwa 280 und 320°C, um die vollständige und homogene Einarbeitung der Metall-Flitter-Beimischung zu gewährleisten.
Die so erhaltene Formmasse wird anschließend in einem Wasserbad abgekühlt und in die zur späteren Verwendung dienenden Form gebracht, zum Beispiel granuliert.
Dieses Granulat wird in einer Spritzgießmaschine aufgeschmolzen und durch Düsen in eine das Endprodukt vorgebende Hohlform gespritzt. Der nach Abkühlung erhaltene Formkörper weist eine einheitliche Oberflächenstruktur auf, Fließlinien treten optisch nicht hervor, sind also unsichtbar.

Claims

Patentansprüche
1.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse, enthaltend Metall-Flitter in unterschiedlichen Beimischungen, vorzugsweise in quadratischer oder rechteckiger Form mit einer Kantenlängenverteilung von 0,05 bis 1 mm, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenanteil der Metall-
Flitter an der thermoplastischen Formmasse größer fünf und kleiner oder gleich 15% ist.
2.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Massenanteil der Metall- Flitter an der thermoplastischen Formmasse vorzugsweise größer 6% ist.
3.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenanteil der Metallflitter an der thermoplastischen Formmasse insbesondere zwischen 6 und 13% liegt.
4.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse enthaltend Metall-Flitter in unterschiedlichen Beimischungen, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der in der Formmasse enthaltenen Metall-Flitter hexagonal ist und die Beimischung aus einer beliebigen Mischung der genannten Metall-Flitter-Formen besteht.
5.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall-Flitter beschichtet sind.
6.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse, enthaltend Metall-Flitter in unterschiedlichen Beimischungen, insbesondere nach den
Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlängenverteilung der beigemischten Metall-Flitter nicht Gauß- verteilt ist.
7.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlängenverteilung mindestens monomodal ist.
8.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlängenverteilung mehrmodal, vorzugsweise bi- oder trimodal ist.
9.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse, enthaltend Metall-Flitter in unterschiedlichen Beimischungen, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse überwiegend als Basismaterial Polyamid aufweist.
10.) Metallic-farbene thermoplastische Formmasse nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmasse Verstärkungsstoffe, insbesondere Fasern und/oder Füllstoffe beigemischt werden können.
11.) Verfahren zur Herstellung einer metallic-farbenen thermoplastischen Formmasse, vorzugsweise nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einarbeitung der Metall- Flitter in die Formmasse vorzugsweise durch einen Schneckenextruder bei einem Zumischpunkt erfolgt, der bei einem Verhältnis von Schneckenlänge zu -durchmesser von mehr als 5 und weniger als 60, vorzugsweise zwischen 20 und 50, insbesondere bei 40 liegt.
12.) Verwendung einer Formmasse nach einem der oben stehenden
Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von Formkörpern mit Öffnungen in fließlinienfreier Farbgebung.
13.) Formkörper, d a d u r c h g e ke n nze i ch n et, daß er auseiner Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 besteht.
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