EP2041220A1 - Thermoplastisches elastomer - Google Patents

Thermoplastisches elastomer

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Publication number
EP2041220A1
EP2041220A1 EP07786149A EP07786149A EP2041220A1 EP 2041220 A1 EP2041220 A1 EP 2041220A1 EP 07786149 A EP07786149 A EP 07786149A EP 07786149 A EP07786149 A EP 07786149A EP 2041220 A1 EP2041220 A1 EP 2041220A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoplastic elastomer
ethylene
elastomer according
propylene
copolymer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07786149A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert VÄTH
Andre Fritz
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.)
Takata Petri AG
Original Assignee
Takata Petri AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Takata Petri AG filed Critical Takata Petri AG
Publication of EP2041220A1 publication Critical patent/EP2041220A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0807—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing four or more carbon atoms
    • C08L23/0815—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing four or more carbon atoms with aliphatic 1-olefins containing one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/14—Copolymers of propene
    • C08L23/142—Copolymers of propene at least partially crystalline copolymers of propene with other olefins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16—Ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene copolymers

Definitions

  • the invention relates to a thermoplastic elastomer according to the preamble of claim 1, a use of such a thermoplastic elastomer according to the preamble of claim 28, an elastomer product according to the preamble of claim 30 and a process for producing a thermoplastic elastomer according to the preamble of claim 33.
  • thermoplastic elastomers are known in the prior art. As described in US 2002/0115796 A1 for example, has a thermoplastic elastomer, the defined physical properties, in particular at 140 0 C with respect to its melting toughness, its tensile strength and its elongation at break.
  • thermoplastic elastomers are highly dependent on the temperature. So these properties can be at low temperatures
  • BEST ⁇ T1GUNGSKOPHE Thus, at temperatures below -30 0 C 1, in particular below -32.5 0 C and especially at temperatures of -37.5 0 C or below, do not compare with those at room temperature or even higher temperatures. Also, from the physical properties, which are measured by default at high temperatures such as 140 0 C or 230 ° C, not necessarily conclude on the properties of the elastomers at low temperatures.
  • thermoplastic elastomer at low temperatures, for example, have a decisive influence on the usability of the elastomer when it is to be used as a material for a cover or a housing of an airbag for a motor vehicle. It must be ensured that an elastomer used in this way, even at low temperatures, a reproducible tearing behavior and at the same time the formation of loose elastomer particles is avoided.
  • Such tearing behavior can also be transferred to other elastomeric products and other tearing events.
  • thermoplastic elastomer of US 2002/0115796 A1 at low temperatures are not disclosed in US 2002/01 15796 A1.
  • an air bag housing consisting of a thermoplastic elastomer is known whose properties are optimized, that arranged on the elastomer layer of paint at temperatures from -40 0 C to +85 0 C has excellent adhesion to the elastomer body.
  • airbag covers or airbag housings made of different conventional materials such as thermoplastic olefins based on olefins (TPO) or on the basis of olefins, crosslinked rubber and styrene-ethenebutene-styrene (TPO / SEBS / TPV) are made, at -32.5 0 C still show a desirable tear behavior, at -37.5 0 C, but not more.
  • An undesirable tear behavior manifests itself, for example, in that the airbag covers or housing no longer rupture along a predetermined breaking point, but tear uncontrollably and, moreover, parts of the material tear or tear (for example as a result of airbag deployment) from the airbag cover.
  • the object of the present invention is to develop a material which is suitable for the production of airbag covers and which has a good tear-open behavior even at low temperatures, and to provide a method for its production.
  • thermoplastic elastomer having the features of claim 1.
  • thermoplastic elastomer can be produced from a preparation composition which comprises at least one propylene copolymer which is composed of propylene and at least one further alkene, at least one ethylene copolymer which is composed of ethylene and at least one further alkene, at least one ethylene-propylene -Diene rubber and at least one filler.
  • the propylene copolymer in this case has a notched impact strength at -20 0 C (measured by the Notched Izod method) of at least 5 kJ / m 2 and not more than 10 kJ / m 2.
  • the filler modifies surface-forming properties of the thermoplastic elastomer in that products made from the thermoplastic elastomer have surfaces that have desirable properties such as high smoothness or good concealment of sink marks.
  • the elastomer be prepared using an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • the propylene copolymer is preferably composed of propylene and ethylene.
  • melt mass flow rate of not more than 15 g / 10 min.
  • This melt mass flow rate characterizes the flow behavior of a melt and is defined as the volume of a melt which flows through a capillary of specified dimensions in 10 minutes at a given temperature and pressure. It is measured in this invention at 230 0 C and a pressure-exerting mass of 2.16 kg.
  • the propylene copolymer has a notched impact strength of at least 8 kJ / m 2 at -20 0 C and particularly preferably at least 9 kJ / m 2 at -20 0 C.
  • the notched impact strength is determined by means of the Notched-Izod method.
  • thermoplastic elastomer preferably has a proportion of about 20 to 50 percent by mass of the propylene
  • thermoplastic elastomer also about 20 to 50
  • the proportion of the at least one propylene copolymer in the preparation composition is particularly preferably 33 to 48
  • the ethylene copolymer is preferably a copolymer composed of ethylene and octene. It has been found that only a relatively limited number of corresponding copolymers can be advantageously used. These copolymers of ethylene and octene include, in particular, those having a density of less than or equal to 0.86 g / crn 3 (measured according to ASTM D 792).
  • a manufacturing composition for producing the thermoplastic elastomer preferably has a content of about 30 to 50% by mass of the ethylene copolymer, so that the thermoplastic elastomer is also about 30 to 50% by mass of this ethylene copolymer. Particularly preferred is a proportion of about 30 to 40 percent by mass of the ethylene copolymer.
  • the proportion of the ethylene copolymer to be used varies depending on the other substances used in the preparation composition and their respective proportions in the production composition.
  • Preferred diene components of the EPDM are, inter alia, 1,4-hexadiene, norbornene, dicyclopentadiene or a mixture thereof.
  • thermoplastic elastomer of which the EPDM is a part.
  • EPDM the basic properties of the thermoplastic elastomer of which the EPDM is a part.
  • the manufacturing composition of the thermoplastic elastomer contain at least one EPDM.
  • the EPDM is preferably added to the thermoplastic elastomer manufacturing composition at a level of from about 2.5 to 25 percent by weight such that the thermoplastic elastomer is also about 2.5 to 25 percent by mass EPDM. Particularly preferred is a proportion of the EPDM of about 2.5 to 10 percent by mass, and most preferably a proportion of about 7.5 to 10 percent.
  • the EPDM preferably further has a Mooney viscosity of greater than about 50 and less than about 80.
  • the Mooney viscosity is determined according to ASTM D 1646.
  • the relative mass fraction of ethylene in the EPDM is between about 50% and about 80%. This mass fraction is determined according to ASTM D 6047.
  • a crosslinker is preferably added to the preparation composition.
  • a peroxide is especially contemplated, but many other conventional crosslinkers are also suitable.
  • a peroxide When a peroxide is used as a crosslinking agent, it is preferably added to the preparation composition in a proportion of about 0.008 to 0.25% by mass, more preferably in a proportion of about 0.02 to 0.1% by mass, and most preferably in a proportion of about 0, 02 to 0.04 mass percent added. It is assumed that the peroxide consists of 100% active substance. If a peroxide solution is used which only contains a lower percentage of active substance, the amounts to be added must be correspondingly increased.
  • a carbonate, talc, carbon black, glass fibers, wollastonite or a mixture of these substances as filler is added to a preparation composition for producing the thermoplastic elastomer.
  • Suitable glass fibers are, for example Long glass fibers with a length of 2 cm.
  • Calcium carbonate is particularly suitable as carbonate, but also the carbonates of other alkaline earth metals, alkali metals or metals are suitable in principle as a filler.
  • the surface finish of products made from the thermoplastic elastomer can be tailored to suit the particular requirements. This may involve smoothness, pigmentary adhesiveness (and hence paintability), and other parameters.
  • thermoplastic elastomer When calcium carbonate is used as a filler, it is preferably added to the manufacturing composition for making the thermoplastic elastomer in an amount of about 5 to 30 percent by mass of the total manufacturing composition such that the thermoplastic elastomer is also about 5 to 30 percent by mass calcium carbonate. Particularly preferred is a proportion of about 10 to 20 percent by mass, and most preferably a proportion of about 15 to 20 percent by mass of the calcium carbonate.
  • the preparation composition of the thermoplastic elastomer is preferably in addition to the crosslinker
  • Accelerator added which accelerates the crosslinking reaction.
  • the accelerator is preferably triallyl isocyanurate, with other accelerators which have a comparable effect on the acceleration reaction also be used.
  • the triallyl isocyanurate is preferably added to the make composition of the thermoplastic elastomer in an amount of about 0.02 to 0.4 mass percent of the total manufacturing composition. Particularly preferred is a proportion of about 0.05 to 0.3 percent by mass, and most preferably a proportion of about 0.1 to 0.2 percent by mass of triallyl isocyanurate.
  • the thermoplastic elastomer according to the invention preferably has a flexural modulus of greater than or equal to 135 MPa, and particularly preferably greater than or equal to 200 MPa.
  • the flexural modulus is determined according to ASTM D 790.
  • the thermoplastic elastomer has a tensile strength at break of preferably at least 8.5 MPa. The tensile strength at break is determined according to ASTM D 638.
  • the thermoplastic elastomer has an elongation at break of at least 190%. Particularly preferred is an elongation at break of 400% or more, and most preferably an elongation at break of 500% or more. Elongation at break is determined according to ASTM D 638.
  • the thermoplastic elastomer has a melt mass flow rate of 1 g / 10 min determined according to ASTM D 1238. For determination, a pressure-exerting mass of 5 kg at a temperature of 230 0 C is used.
  • thermoplastic elastomer preferably has a Shore hardness D determined according to ASTM D 2240 of at least 30.
  • thermoplastic elastomer according to the invention is suitable for producing an elastomer product which is a part of a motor vehicle or a motor vehicle component.
  • thermoplastic elastomer is preferably suitable for producing a cover and / or a housing of an airbag or an airbag module in the motor vehicle, since its properties are modified in such a way that it meets the requirements imposed on such a cover or housing will, correspond.
  • thermoplastic elastomer Due to the advantageous properties of the thermoplastic elastomer have therefrom airbag covers or housings produced very good surface properties and very good Aufr adoptedeigenschaften at low temperatures (below -30 0 C or below -32.5 0 C, especially at 0 -37.5 C or below) and at high temperatures (above +70 0 C and above +80 0 C, in particular at +90 0 C or above) on.
  • an airbag cover or an airbag housing are very good when the cover or the housing, for example, tears at a triggering of the airbag substantially clean along a tear seam or tear edge as a predetermined breaking point and beyond no particles from the airbag cover or the housing solve.
  • An elastomeric product made from a thermoplastic elastomer according to the invention is preferably used as a cover and / or as a housing for an airbag and / or an airbag module in a motor vehicle because of its advantageous properties, although other uses are conceivable and possible.
  • thermoplastic elastomer a method is used in which the following substances are mixed together and heated, wherein a polymerization reaction proceeds: at least one propylene copolymer consisting of propylene and at least one other alkene, at least one ethylene copolymer consisting of ethylene and at least another alkene, at least one ethylene-propylene-diene rubber and at least one filler.
  • the propylene copolymer in this case has a Notched Izod of at least 5 kJ / m 2 and not more than 10 kJ / m 2 (measured at -20 0 C).
  • the filler modifies surface-forming properties of the thermoplastic elastomer in that products made from the thermoplastic elastomer have surfaces that have desirable properties such as high smoothness or good concealment of sink marks.
  • the said blended substances constitute the manufacturing composition for the production of the thermoplastic elastomer.
  • the preferred variants of the substances which can be used in this process correspond to the preferred constituents of the thermoplastic elastomers according to the invention explained in the present description.
  • the substances are preferably mixed in a mixer with low mixing speed (Langsammischer) and introduced into an extrusion apparatus, with which they are compounded and extruded, so that the polymerization reaction takes place in the extrusion apparatus.
  • the individual substances can also be introduced into the extrusion device by means of a gravimetric dosing device.
  • the molten substances can be discharged instead of by extrusion by means of a melt pump.
  • the melt of the thermoplastic elastomer is granulated after discharge by .A water ring granulation or underwater granulation with solidification. With a suitable extrusion device, a throughput of. for example, 15 kg per Hour can be achieved.
  • the recovered thermoplastic elastomer is dried by means of a circulating air dryer.
  • the temperature in a draw- in area of the extrusion apparatus in which the mixed substances are supplied to the extrusion apparatus is preferably 130 to 160 ° C., especially 145 ° C.
  • the temperature in a central region of the extrusion device which is arranged in the extrusion direction behind the feed zone, is preferably set to 150 to 210 ° C., in particular to 160 to 200 ° C., and very particularly to 170 to 190 ° C.
  • the temperature in an end or head region of the extrusion device is preferably 150 to 210 ° C., in particular 160 to 200 ° C., and very particularly 170 to 190 ° C.
  • the temperature is preferably 180 to 240 0th C, in particular to 190 to 230 0 C and especially adjusted to 200 to 220 0 C.
  • the discharged from the extrusion device melt of the thermoplastic elastomer and / or the melt of the substances used for the preparation of the thermoplastic elastomer preferably have a temperature of 180 to 230 0 C, in particular from 190 to 220 ° C.
  • FIG. 1 shows an airbag cover as an elastomeric product of a thermoplastic elastomer according to the invention.
  • an airbag cover 1 which is made of a thermoplastic elastomer according to the invention and which has an outer side 2 and an inner side 3.
  • On the inside 3 are the intended use of the airbag cover an airbag module or components of an airbag module such as For example, a gas bag and a gas generator arranged.
  • On the outside 2 of the airbag cover 1 tear seams are embedded in the material of the airbag cover 1, along which the airbag cover 1 ruptures in the event of an airbag deployment.
  • the gas bag inflated by the gas generator can emerge onto the side of the airbag cover 1 facing the outside 2 and protect an occupant of a motor vehicle located there in the event of an impact.
  • Table 1 shows by way of example eight different production compositions consisting of starting materials for the production of seven thermoplastic elastomers as embodiments of the present invention and a thermoplastic elastomer which does not have the favorable properties according to the invention.
  • the figures given refer to the percentage by mass of the respective starting material in the corresponding preparation composition.
  • thermoplastic elastomer 1 to 8 show partly different physical parameters, which are shown in the following Table 2 are shown.
  • the elastomers 1 to 8 also have partially different properties. These partially different properties of the elastomers are reflected in partially different properties of airbag covers that are made as elastomeric products from the respective elastomers.
  • elastomers 1 to 8 were determined after subsequent drying. Compared with substantially gel-free rheology-modified elastomers, elastomers 1 to 8 have higher xylene-insoluble fractions. This is due to the relatively higher crosslinking of the elastomers 1 to 8.
  • An airbag cover which is made of one of the elastomer 1 to 7, which are manufactured by the manufacturing compositions of Examples 1 to 7, has excellent characteristics in terms of their Aufr exert s at low temperatures of -35 ° C and of -37.5 C and at 0 high temperatures of +85 0 C.
  • the tearing behavior corresponds to the requirements desired according to the invention.
  • the surface of an airbag cover made of one of the elastomers 1, 2, 4, 5, 6, 7 is such that possible sink marks after a
  • the surface texture of an existing from the elastomer 4 or 6 airbag cover is particularly good, while the one consisting of the elastomer 1 or 2 airbag cover is slightly less good and that of an existing elastomer 5 airbag cover is still slightly less good.
  • An airbag cover, which consists of the elastomer 3 has less favorable surface properties than the
  • Airbag covers which are made of one of the aforementioned elastomers on.
  • an airbag cover is significantly stabilized by the use of fillers such as talc, calcium carbonate, carbon black, glass fibers and wollastonite in the particular manufacturing composition for the corresponding thermoplastic elastomer.
  • fillers such as talc, calcium carbonate, carbon black, glass fibers and wollastonite
  • the use of calcium carbonate has proven to be particularly advantageous.
  • thermoplastic elastomer 8 prepared by using the production composition of Example 8 shows a good surface finish, but has insufficient tearing behavior at low temperatures (-35 0 C and -37.5 0 C), so this Elastomer 8 is not suitable for the production of airbag covers that should or could be used at such low temperatures. In contrast, the tearing properties of an existing of the elastomer 8 airbag cover at high temperatures of +85 0 C are very good.
  • crosslinker itself plays no role in establishing a specific degree of crosslinking. Even when using a crosslinker other than the
  • Peroxide used in the manufacturing compositions of Examples 1-8 may include thermoplastic elastomers having a comparable degree of crosslinking are prepared, which have properties that are comparable to those of the elastomers 1 to 8.
  • the degree of crosslinking is determined in particular by the amount of crosslinker used and an accelerator which accelerates a crosslinking reaction initiated by the crosslinker. Without the use of an accelerator - using the crosslinker in concentration ranges corresponding to those of Examples 1 to 8 - no elastomers can be produced which have properties so suitable that they can be used for the production of airbag covers. In Examples 1 to 8, triallyl isocyanurate is used as the accelerator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Elastomer, das aus einer Herstellungszusammensetzung herstellbar ist, die mindestens ein Propylen-Copolymer aus Propylen und mindestens einem weiteren Alken, wobei das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit bei -20°C von mindestens 5 kJ/m² und nicht mehr als 10 kJ/m² aufweist, mindestens ein Ethylen-Copolymer aus Ethylen und mindestens einem weiteren Alken, mindestens einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und mindestens einen Füllstoff zur Modifikation oberflächenbildender Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers enthält. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines solchen thermoplastischen Elastomers, ein Elastomererzeugnis und ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Elastomers.

Description

Thermoplastisches Elastomer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Elastomer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung eines solchen thermoplastischen Elastomers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 28, ein Elastomererzeugnis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 30 und ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Elastomers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 33.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche thermoplastische Elastomere bekannt. So beschreibt die US 2002/0115796 A1 beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer, das definierte physikalische Eigenschaften insbesondere bei 140 0C hinsichtlich seiner Schmelzzähigkeit, seiner Zugfestigkeit und seiner Längenänderung beim Reißen aufweist.
Die physikalischen Eigenschaften thermoplastischer Elastomere sind stark von der Temperatur abhängig. So lassen sich diese Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen,
BESTÄT1GUNGSKOPHE also bei Temperaturen unterhalb von -30 0C1 insbesondere unterhalb von -32,5 0C und ganz insbesondere bei Temperaturen von -37,5 0C oder darunter, nicht mit denen bei Raumtemperatur oder noch höheren Temperaturen vergleichen. Auch kann aus den physikalischen Eigenschaften, die standardmäßig bei hohen Temperaturen wie beispielsweise 140 0C oder 230 °C gemessen werden, nicht zwingenderweise auf die Eigenschaften der Elastomere bei niedrigen Temperaturen geschlossen werden.
Die Eigenschaften eines thermoplastischen Elastomers bei niedrigen Temperaturen haben beispielsweise dann einen entscheidenden Einfluss auf die Verwendbarkeit des Elastomers, wenn es als Material für eine Abdeckung bzw. ein Gehäuse eines Airbags für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden soll. Es muss dabei gewährleistet werden, dass ein solchermaßen verwendetes Elastomer auch bei niedrigen Temperaturen ein reproduzierbares Aufreißverhalten zeigt und dass gleichzeitig die Entstehung loser Elastomerpartikel vermieden wird.
Als Aufreißverhalten soll hier - im Falle der Verwendung eines thermoplastischen Elastomers zur Herstellung einer Abdeckung eines Airbags - das Verhalten des Elastomers verstanden werden, das dieses dann zeigt, wenn es beispielsweise durch die Entfaltung eines Airbags (Airbagauslösung) infolge eines Unfalls entlang einer Sollbruchstelle aufreißt. Ein solches Aufreißverhalten lässt sich auch auf andere Elastomererzeugnisse und andere das Aufreißen auslösende Ereignisse übertragen.
Die Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers der US 2002/0115796 A1 bei niedrigen Temperaturen werden in der US 2002/01 15796 A1 nicht dargelegt.
Aus der US 5,611 ,565 ist ein Airbaggehäuse bestehend aus einem thermoplastischen Elastomer bekannt, dessen Eigenschaften dahingehend optimiert wurden, dass eine auf dem Elastomer angeordnete Farbschicht bei Temperaturen von -40 0C bis +85 0C eine exzellente Haftung an dem Elastomergrundkörper aufweist.
Zwar wird in der US 5,611 ,565 auch ein stabiles Aufreißverhalten des aus dem Elastomer geformten Airbaggehäuses im Falle einer Airbagauslösung bei Temperaturen von kleiner als -30 0C als wünschenswert erwähnt, doch nicht weiter thematisiert.
Es hat sich gezeigt, dass Airbagabdeckungen oder Airbaggehäuse, die aus unterschiedlichen herkömmlichen Materialien wie beispielsweise thermoplastischen Elastomeren auf der Basis von Olefinen (TPO) bzw. auf der Basis von Olefinen, vernetztem Kautschuk und Styrol-Ethenbuten-Styrol (TPO/SEBS/TPV) hergestellt sind, bei -32,5 0C noch ein wünschenswertes Aufreißverhalten zeigen, bei -37,5 0C jedoch nicht mehr. Ein nicht wünschenswertes Aufreißverhalten äußert sich beispielsweise darin, dass Airbagabdeckungen oder Gehäuse nicht mehr entlang einer Sollbruchstelle aufreißen, sondern unkontrolliert einreißen und sich darüber hinaus Teile des Materials beim Aufreißen bzw. Einreißen (beispielsweise infolge einer Airbagauslösung) von der Airbagabdeckung lösen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Material zu entwickeln, das zur Herstellung von Airbagabdeckungen geeignet ist und das auch bei niedrigen Temperaturen ein gutes Aufreißverhalten aufweist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein thermoplastisches Elastomer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein solches thermoplastisches Elastomer ist aus einer Herstellungszusammensetzung herstellbar, die mindestens ein Propylen-Copolymer, welches aus Propylen und mindestens einem weiteren Alken aufgebaut ist, mindestens ein Ethylen-Copolymer, welches aus Ethylen und mindestens einem weiteren Alken aufgebaut ist, mindestens einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und mindestens einen Füllstoff enthält. Das Propylen-Copolymer weist dabei eine Kerbschlagzähigkeit bei -20 0C (gemessen nach der Notched-Izod-Methode) von mindestens 5 kJ/m2 und nicht mehr als 10 kJ/m2 auf. Der Füllstoff modifiziert oberflächendbildende Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers dahingehend, dass Erzeugnisse, die aus dem thermoplastischen Elastomer hergestellt werden, Oberflächen aufweisen, die wünschenswerte Eigenschaften wie beispielsweise eine hohe Glattheit oder eine gute Kaschierung von Einfallstellen haben.
Um die elastischen Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers zu verstärken, ist es dabei zwingend erforderlich, dass das Elastomer unter Verwendung eines Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM) hergestellt wird. Dies hat vor allem positive Auswirkungen auf die Aufreißeigenschaften einer Airbagabdeckung, die als Elastomererzeugnis aus dem thermoplastischen Elastomer hergestellt ist, bei niedrigen Temperaturen von weniger als -30 0C, insbesondere weniger als -32,5 0C und ganz besonders bei -37,5 0C oder darunter. Ohne die Verwendung des EPDM ist es nicht möglich, ein thermoplastisches Elastomer mit den erfindungsgemäß geforderten Eigenschaften herzustellen. Das Propylen-Copolymer besteht vorzugsweise aus Propylen und Ethylen. Darüber hinaus weist es vorzugsweise eine Schmelze-Massenfließrate von nicht mehr als 15 g/10 min auf. Diese Schmelze-Massenfließrate charakterisiert das Fließverhalten einer Schmelze und ist definiert als das Volumen einer Schmelze, das in 10 min bei vorgegebener Temperatur und vorgegebenem Druck durch eine Kapillare mit festgelegten Abmessungen fließt. Sie wird in Rahmen dieser Erfindung bei 230 0C und einer druckausübenden Masse von 2,16 kg gemessen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 8 kJ/m2 bei -20 0C und besonders bevorzugt von mindestens 9 kJ/m2 bei -20 0C auf. Die Kerbschlagzähigkeit wird dabei mittels der Notched-Izod-Methode bestimmt.
Eine Herstellungszusammensetzung zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers weist vorzugsweise einen Anteil von rund 20 bis 50 Massenprozent des Propylen-
Copolymers auf, so dass das thermoplastische Elastomer auch zu etwa 20 bis 50
Massenprozent aus diesem ersten Copolymer besteht. Enthält die
Herstellungszusammensetzung mehr als ein Propylen-Copolymer, beispielsweise eine
Mischung verschiedener Propylen-Copolymere, bezieht sich dieser Massenanteil auf alle Propylen-Copolymere zusammen. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil des mindestens einen Propylen-Copolymers an der Herstellungszusammensetzung 33 bis 48
Massenprozent.
Für vorteilhafte Eigenschaften eines erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomers ist das Ethylen-Copolymer vorzugsweise ein Copolymer, das aus Ethylen und Octen aufgebaut ist. Es hat sich gezeigt, dass nur eine relativ begrenzte Anzahl von entsprechenden Copolymeren vorteilhaft eingesetzt werden können. Zu diesen Copolymeren aus Ethylen und Octen zählen insbesondere solche, die eine Dichte aufweisen, die kleiner oder gleich 0,86 g/crn3 (gemessen nach ASTM D 792) ist.
Eine Herstellungszusammensetzung zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers weist vorzugsweise einen Anteil von rund 30 bis 50 Massenprozent des Ethylen- Copolymers auf, so dass das thermoplastische Elastomer auch zu etwa 30 bis 50 Massenprozent aus diesem Ethylen-Copolymer besteht. Besonders bevorzugt ist dabei ein Anteil von etwa 30 bis 40 Massenprozent des Ethylen-Copolymers. Der jeweils einzusetzende Anteil des Ethylen-Copolyrners variiert in Abhängigkeit von den weiteren in der Herstellungszusammensetzung verwendeten Substanzen und ihren jeweiligen Anteilen an der Herstellungszusammensetzung. Als Dienkomponeπte des EPDM kommen vorzugsweise unter anderem 1 ,4-Hexadien, Norbonen, Dicyclopentadien oder eine Mischung davon in Betracht. Andere Dienkomponenten sind aber ebenso denkbar, da sie die prinzipiellen Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers, dessen Bestandteil das EPDM ist, nur unwesentlich beeinflussen. Entscheidend ist jedoch, dass die Herstellungszusammensetzung des thermoplastischen Elastomers mindestens ein EPDM enthält.
Das EPDM wird der Herstellungszusammensetzung für das thermoplastische Elastomer vorzugsweise in einem Anteil von etwa 2,5 bis 25 Massenprozent zugesetzt, so dass auch das thermoplastische Elastomer zu etwa 2,5 bis 25 Massenprozent aus dem EPDM besteht. Besonders bevorzugt ist dabei ein Anteil des EPDM von etwa 2,5 bis 10 Massenprozent und ganz besonders bevorzugt ein Anteil von etwa 7,5 bis 10 Prozent.
Das EPDM weist ferner vorzugsweise eine Mooney-Viskosität von größer als ca. 50 und kleiner als ca. 80 auf. Die Mooney-Viskosität wird dabei nach ASTM D 1646 bestimmt.
Vorzugsweise liegt der relative Massenanteil des Ethylens am EPDM zwischen ca. 50 % und ca. 80 %. Dieser Massenanteil wird dabei nach ASTM D 6047 bestimmt.
Um eine Vernetzung der einzelnen Bestandteile des thermoplastischen Elastomers zu erreichen, wird der Herstellungszusammensetzung vorzugsweise ein Vernetzer zugefügt. Als solcher Vemetzer kommt insbesondere ein Peroxid in Betracht, aber zahlreiche andere herkömmliche Vernetzer eignen sich ebenfalls.
Wird ein Peroxid als Vernetzer verwendet, wird es der Herstellungszusammensetzung bevorzugt zu einem Anteil von etwa 0,008 bis 0,25 Massenprozent, besonders bevorzugt zu einem Anteil von etwa 0,02 bis 0,1 Massenprozent und ganz besonders bevorzugt zu einem Anteil von etwa 0,02 bis 0,04 Massenprozent zugesetzt. Dabei wird angenommen, dass das Peroxid zu 100 % aus aktiver Substanz besteht. Wird eine Peroxidlösung eingesetzt, die nur zu einem geringeren Prozentsatz aktive Substanz enthält, sind die zuzusetzenden Mengen entsprechend zu erhöhen.
Um für eine gute Oberflächenbeschaffenheit von Erzeugnissen, die aus dem thermoplastischen Elastomer hergestellt werden, zu sorgen, wird einer Herstellungszusammensetzung zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers vorzugsweise ein Carbonat, Talk, Ruß, Glasfasern, Wollastonit oder eine Mischung dieser Substanzen als Füllstoff zugesetzt. Geeignete Glasfasern sind beispielsweise Langglasfasern mit einer Länge von 2 cm. Als Carbonat kommt insbesondere Calciumcarbonat in Betracht, aber auch die Carbonate anderer Erdalkalimetalle, Alkalimetalle oder Metalle eignen sich prinzipiell als Füllstoff.
Durch eine Mischung der verschiedenen Füllstoffe kann die Oberflächenbeschaffenheit von Erzeugnissen, die aus dem thermoplastischen Elastomer hergestellt werden, so angepasst werden, dass sie den jeweiligen Erfordernissen entspricht. Dies kann eine Glattheit, eine Pigmentadhäsivität (und damit eine Lackierungsfähigkeit) und andere Parameter betreffen.
Wird Calciumcarbonat als Füllstoff verwendet, wird es der Herstellungszusammensetzung zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers vorzugsweise zu einem Anteil von rund 5 bis 30 Massenprozent an der gesamten Herstellungszusammensetzung zugesetzt, so dass das thermoplastische Elastomer auch zu etwa 5 bis 30 Massenprozent aus Calciumcarbonat besteht. Besonders bevorzugt ist dabei ein Anteil von etwa 10 bis 20 Massenprozent und ganz besonders bevorzugt ein Anteil von etwa 15 bis 20 Massenprozent des Calciumcarbonats.
Um für eine hinreichend gute, aber dennoch nicht zu starke Vernetzung der Bestandteile des thermoplastischen Elastomers zu sorgen, wird der Herstellungszusammensetzung des thermoplastischen Elastomers vorzugsweise neben dem Vernetzer ein
Beschleuniger zugesetzt, der die Vernetzungsreaktion beschleunigt. Als Beschleuniger kommt dabei vorzugsweise Triallylisocyanurat in Betracht, wobei andere Beschleuniger, die einen vergleichbaren Effekt auf die Beschleunigungsreaktion haben, ebenfalls verwendet werden können.
Das Triallylisocyanurat wird der Herstellungszusammensetzung des thermoplastischen Elastomers vorzugsweise zu einem Anteil von etwa 0,02 bis 0,4 Massenprozent an der gesamten Herstellungszusammensetzung zugesetzt. Besonders bevorzugt wird dabei ein Anteil von etwa 0,05 bis 0,3 Massenprozent und ganz besonders bevorzugt ein Anteil von etwa 0,1 bis 0,2 Massenprozent des Triallylisocyanurats.
Das erfindungsgemäße thermoplastische Elastomer weist vorzugsweise einen Biegemodul von größer oder gleich 135 MPa und besonders bevorzugt von größer oder gleich 200 MPa auf. Der Biegemodul wird nach ASTM D 790 bestimmt. Ferner weist das thermoplastische Elastomer eine Zugfestigkeit beim Bruch von vorzugsweise mindestens 8,5 MPa auf. Die Zugfestigkeit beim Bruch wird nach ASTM D 638 bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist das thermoplastische Elastomer eine Bruchdehnung von mindestens 190 % auf. Besonders bevorzugt ist dabei eine Bruchdehnung von 400 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt eine Bruchdehnung von 500 % oder mehr. Die Bruchdehnung wird nach ASTM D 638 bestimmt.
Vorzugsweise weist das thermoplastische Elastomer eine nach ASTM D 1238 bestimmte Schmelze-Massenfließrate von 1 g/10min auf. Zur Bestimmung wird eine druckausübende Masse von 5 kg bei einer Temperatur von 230 0C eingesetzt.
Das thermoplastische Elastomer weist bevorzugt eine nach ASTM D 2240 bestimmte Shore-Härte D von mindestens 30 auf.
Ein erfindungsgemäßes thermoplastisches Elastomer eignet sich zur Herstellung eines Elastomererzeugnisses, welches ein Teil eines Kraftfahrzeugs oder einer Kraftfahrzeugkomponente ist.
Dabei eignet sich das thermoplastische Elastomer vorzugsweise zur Herstellung einer Abdeckung und/oder eines Gehäuses eines Airbags oder eines Airbagmoduls in dem Kraftfahrzeug, da seine Eigenschaften derart modifiziert sind, dass sie mit den Anforderungen, die an eine solche Abdeckung bzw. an ein solches Gehäuse gestellt werden, korrespondieren.
Durch die vorteilhaften Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers weisen daraus hergestellte Airbagabdeckungen oder Gehäuse sehr gute Oberflächenbeschaffenheiten und sehr gute Aufreißeigenschaften bei niedrigen Temperaturen (unter -30 0C bzw. unter -32,5 0C, insbesondere bei -37,5 0C oder darunter) und bei hohen Temperaturen (über +70 0C bzw. über +80 0C, insbesondere bei +90 0C oder darüber) auf.
Die Aufreißeigenschaften einer Airbagabdeckung oder eines Airbaggehäuses sind dann sehr gut, wenn die Abdeckung bzw. das Gehäuse beispielsweise bei einem Auslösen des Airbags im Wesentlichen sauber entlang einer Aufreißnaht oder Aufreißkante als Sollbruchstelle aufreißt und sich darüber hinaus keine Partikel von der Airbagabdeckung oder dem Gehäuse lösen. Ein aus einem erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomer hergestelltes Elastomererzeugnis wird aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften vorzugsweise als Abdeckung und/oder als Gehäuse für einen Airbag und/oder ein Airbagmodul in einem Kraftfahrzeug verwendet, wenngleich andere Verwendungen denkbar und möglich sind.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomers wird ein Verfahren angewandt, bei dem folgende Substanzen miteinander vermischt und erhitzt werden, wobei eine Polymerisierungsreaktion abläuft: mindestens ein Propylen- Copolymer bestehend aus Propylen und mindestens einem weiteren Alken, mindestens ein Ethylen-Copolymer bestehend aus Ethylen und mindestens einem weiteren Alken, mindestens ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und mindestens ein Füllstoff. Das Propylen-Copolymer weist dabei eine Kerbschlagzähigkeit (Notched Izod) von mindestens 5 kJ/m2 und nicht mehr als 10 kJ/m2 auf (gemessen bei -20 0C). Der Füllstoff modifiziert oberflächendbildende Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers dahingehend, dass Erzeugnisse, die aus dem thermoplastischen Elastomer hergestellt werden, Oberflächen aufweisen, die wünschenswerte Eigenschaften wie beispielsweise eine hohe Glattheit oder eine gute Kaschierung von Einfallstellen haben.
Die genannten vermischten Substanzen stellen die Herstellungszusammensetzung zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers dar. Die bevorzugten Varianten der zur Verwendung in diesem Verfahren einsetzbaren Substanzen entsprechen den in der vorliegenden Beschreibung erläuterten bevorzugten Bestandteilen der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomere.
Die Substanzen werden vorzugsweise in einem Mischer mit geringer Mischgeschwindigkeit (Langsammischer) vermischt sowie in eine Extrusionsvorrichtung eingebracht, mit der sie kompoundiert und extrudiert werden, so dass die Polymerisierungsreaktion in der Extrusionsvorrichtung erfolgt. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die einzelnen Substanzen auch mittels eines gravimetrischen Dosierungsgeräts in die Extrusionsvorrichtung eingebracht werden.
Aus der Extrusionsverrichtung können die geschmolzenen Substanzen statt durch Extrusion auch mittels einer Schmelzpumpe ausgetragen werden. Die Schmelze des thermoplastischen Elastomers wird nach dem Austragen durch .eine Wasserring- Granulierung oder eine Unterwasser-Granulierung unter Erstarrung granuliert. Mit einer geeigneten Extrusionsvorrichtung kann ein Durchsatz von . beispielsweise 15 kg pro Stunde erreicht werden. Nach der Granulierung wird das gewonnene thermoplastische Elastomer mittels eines Umlufttrockners getrocknet.
Die Temperatur in einem Einzugsbereich der Extrusionsvorrichtung, in dem die gemischten Substanzen der Extrusionsvorrichtung zugeführt werden, beträgt vorzugsweise 130 bis 160 0C, insbesondere 145 0C.
Die Temperatur in einem mittleren Bereich der Extrusionsvorrichtung, der in Extrusionsrichtung hinter dem Einzugsbereich angeordnet ist, wird vorzugsweise auf 150 bis 210 0C, insbesondere auf 160 bis 200 0C und ganz besonders auf 170 bis 190 0C eingestellt.
Die Temperatur in einem End- bzw. Kopfbereich der Extrusionsvorrichtung, der in Extrusionsrichtung hinter dem mittleren Bereich angeordnet ist, beträgt bevorzugt 150 bis 210 0C, insbesondere 160 bis 200 0C und ganz besonders 170 bis 190 0C.
In einem Austragsbereich der Extrusionsvorrichtung, der in Extrusionsrichtung hinter dem Endbereich angeordnet ist und in dem die Schmelze des thermoplastischen Elastomers und/oder die Schmelze der zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers eingesetzten Substanzen aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragen wird, wird die Temperatur vorzugsweise auf 180 bis 240 0C, insbesondere auf 190 bis 230 0C und ganz besonders auf 200 bis 220 0C eingestellt.
Die aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragene Schmelze des thermoplastischen Elastomers und/oder die Schmelze der zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers eingesetzten Substanzen weisen vorzugsweise eine Temperatur von 180 bis 230 0C, insbesondere von 190 bis 220 °C auf.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Figur näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Airbagabdeckung als ein Elastomererzeugnis eines erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomers.
Die Figur 1 zeigt eine Airbagabdeckung 1 , die aus einem erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomer hergestellt ist und die eine Außenseite 2 und eine Innenseite 3 aufweist. Auf der Innenseite 3 sind beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Airbagabdeckung ein Airbagmodul bzw. Komponenten eines Airbagmoduls wie beispielsweise ein Gassack und ein Gasgenerator angeordnet. Auf der Außenseite 2 der Airbagabdeckung 1 sind Aufreißnähte in das Material der Airbagabdeckung 1 eingelassen, entlang derer die Airbagabdeckung 1 im Falle einer Airbagauslösung aufreißt.
Durch das Aufreißen der Airbagabdeckung 1 kann der vom Gasgenerator aufgeblasene Gassack auf die der Außenseite 2 zugewandte Seite der Airbagabdeckung 1 austreten und einen dort befindlichen Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Aufprall schützen.
Die nachfolgenden Beispiele, insbesondere die relativen Anteile der Ausgangsmaterialien an verschiedenen Herstellungszusammensetzungen jeweils erhaltener thermoplastischer Elastomere, sollen nur zum besseren Verständnis der Erfindung dienen, ohne eine einschränkende Wirkung auf den Schutzumfang zu entfalten.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt exemplarisch acht verschiedene Herstellungszusammensetzungen bestehend aus Ausgangsmaterialien zur Herstellung von sieben thermoplastischen Elastomeren als Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und einem thermoplastischen Elastomer, das nicht die erfindungsgemäßen günstigen Eigenschaften aufweist. Dabei beziehen sich die wiedergegeben Zahlen auf den massen prozentualen Anteil des jeweiligen Ausgangsmaterials in der entsprechenden Herstellungszusammensetzung.
Tabelle 1
Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel 1 2 3 4 5 6 7 8
Copolymer aus Propylen und
Ethylen mit einer 0 0 O 0 0 0 16,33 0
Kerbschlagzahigkeit
(Notched Izod) von 5 kJ/m2
Copolymer aus
Propylen und
Ethylen mit einer 22 33 Q 2Q QQ 41 15 45 52 34 3 22 13 Q
Kerbschlagzahigkeit
(Notched Izod) von 8 kJ/m2
Copolymer aus
Propylen und
Ethylen mit einer 21 QQ Q Q 12 4Q 0 0 0 5,10 53,18
Kerbschlagzahigkeit . . .
(Notched Izod) von 9 kJ/m2 Copolymer aus
32,00 35,0 35,00 41,31 46,50 33,0 32,61 36,87 Ethylen und Octen
Calciumcarbonat 15,00 20,0 20,00 10,45 0,00 20,0 15,31 4,61
40 %iges Peroxid als Vernetzer 0 0,1 0 0,14 0,02 0,5 0,15 0,51
Triallylisocyanurat
0,2 (70 % aktiv) 0,2 0,00 0,28 0,06 0,2 0,20 0,32
Schwarzer Polyethylen- 1,50 1 ,5 0,00 1,42 1,36 1 ,5 0,00 1,38 Masterbatch
Antioxidationsmittel 0,20 0,1 0,10 0,09 0,09 0,2 0,20 0,09
Entformungsmittel 0,15 0,1 0,15 0,15 0,15 0,2 0,15 0,14
Ethylen-Propylen-
7,50 9,00 2,43 2,43 10,0 7,65 2,76 Dien-Kautschuk 10,0
Glykolmonostearat 0,15 0 0,15 0,15 0 0,15 0,15 0,14
Langglasfaser 0 0 0 2,43 0 0 0 0
Talk 0 0 3,00 0 3,88 0 0 0
10 %iges Peroxid als
0,30 Vernetzer 0 0,20 0 0 0 0 0
Summe 100 100 100 100 100 100 100 100
Je nach Auswahl der Ausgangsmaterialen zur Herstellung der thermoplastischen Elastomere und deren relativen Anteilen in der jeweiligen Herstellungszusammensetzung zeigen die erhaltenen thermoplastischen Elastomere, die im folgenden auch als (thermoplastisches) Elastomer 1 bis 8 bezeichnet werden, teilweise unterschiedliche physikalische Parameter, die in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt sind.
Tabelle 2
Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel 1 2 3 4 5 6 7 8
Vernetzungsgrad in 37 % 47 38 76 53 49 82 64 gemessene Unlöslichkeit in XyIoI 50 61 55 79 56 63 86 67 in % theoretische Unlöslichkeit in XyIoI 21 27 28 14 7 27 20 8 in % gemessene Löslichkeit in XyIoI 50 39 45 21 44 37 15 33 in % theoretische Löslichkeit in XyIoI 79 73 72 86 93 73 80 92 in %
Biegemodul in MPa 282 224 220 250 272 246 335 274 nach ISO 527-2
Zugfestigkeit beim Bruch in MPa 10,1 9,2 9,0 9,9 8,8 10,7 10,0 9,7 nach ISO 527-2
Bruchdehnung in % 514 522 431 450 195 551 445 558 nach ISO 527-2 Schmelze-
Massenfließrate bei einer Masse von 5 kg und einer 12 1 7 1 ,6 11 1 ,7 10 32
Temperatur von 230
0C in g/10min nach ISO 1133
Shore-Härte D W 9 -,« w r>a Γ>Λ γr 40 -iq nach ASTM D 2240 38'2 36 32 39 34 37 42 39
Basierend auf den teilweise unterschiedlichen physikalischen Parametern weisen die Elastomere 1 bis 8 auch teilweise unterschiedliche Eigenschaften auf. Diese teilweise unterschiedlichen Eigenschaften der Elastomere spiegeln sich in teilweise unterschiedlichen Eigenschaften von Airbagabdeckungen, die als Elastomererzeugnisse aus den jeweiligen Elastomeren gefertigt werden, wider.
Zur Bestimmung der Löslichkeit bzw. der Unlöslichkeit der Elastomere 1 bis 8 in XyIoI wurde 12 Stunden mit XyIoI extrahiert und die gelösten und die ungelösten Anteile der Elastomere nach anschließender Trocknung bestimmt. Verglichen mit im Wesentlichen gelfreien Rheologie-modifizierten Elastomeren weisen die Elastomere 1 bis 8 höhere in XyIoI unlösliche Anteile auf. Dies ist auf die verhältnismäßig höhere Vernetzung der Elastomere 1 bis 8 zurückzuführen.
Eine Airbagabdeckung, die aus einem der Elastomere 1 bis 7 gefertigt ist, welche durch die Herstellungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 7 hergestellt sind, weist hervorragende Eigenschaften hinsichtlich ihres Aufreißverhaltens bei niedrigen Temperaturen von -35 °C und von -37,5 0C sowie bei hohen Temperaturen von +85 0C. Das Aufreißverhalten entspricht den erfindungsgemäß gewünschten Anforderungen.
So reißt eine Airbagabdeckung, die aus einem der Elastomere 1 bis 7 besteht, bei einer Airbagauslösung sowohl bei +85 0C als auch bei -37,5 0C sauber entlang einer Aufreißnaht bzw. Aufreißkante als Sollbruchstelle auf. Ferner lösen sich auch bei diesen Temperaturen keine Partikel der Airbagabdeckung ab. Dies ist ein wichtiges Kriterium für ein zufrieden stellendes Aufreißverhalten, da sich ablösende Partikel einen Fahrzeuginsassen, der durch einen von der Airbagabdeckung abgedeckten Airbag geschützt werden soll, verletzen könnten.
Die Oberfläche einer aus einem der Elastomere 1 , 2, 4, 5, 6, 7 hergestellten Airbagabdeckung ist dabei derart beschaffen, dass mögliche Einfallstellen nach einer
Lackierung bei 80 0C praktisch nicht sichtbar sind. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für ein homogenes äußeres Erscheinungsbild der Airbagabdeckung. Einfallstellen können insbesondere dort entstehen, wo das Material der Airbagabdeckung dünner als im umgebenden Bereich ist, also beispielsweise an Sollbruchstellen wie Aufreißkanten.
Dabei ist die Oberflächenbeschaffenheit einer aus dem Elastomer 4 oder 6 bestehenden Airbagabdeckung besonders gut, während die einer aus dem Elastomer 1 oder 2 bestehenden Airbagabdeckung etwas weniger gut und die einer aus dem Elastomer 5 bestehenden Airbagabdeckung noch etwas weniger gut ist. Eine Airbagabdeckung, die aus dem Elastomer 3 besteht, weist ungünstigere Oberflächeneigenschaften als die
Airbagabdeckungen, die aus einem der zuvor genannten Elastomere hergestellt sind, auf.
Es hat sich gezeigt, dass die Oberfläche einer Airbagabdeckung maßgeblich durch die Verwendung von Füllstoffen wie beispielsweise Talk, Calciumcarbonat, Ruß, Glasfasern und Wollastonit in der jeweiligen Herstellungszusammensetzung für das entsprechende thermoplastische Elastomer stabilisiert wird. Dabei hat sich die Verwendung von Calciumcarbonat als besonders vorteilhaft erwiesen.
Eine Airbagabdeckung aus dem thermoplastischen Elastomer 8 (hergestellt unter Verwendung der Herstellungszusammensetzung nach dem Beispiel 8) zeigt zwar eine gute Oberflächenbeschaffenheit, weist aber ein unzureichendes Aufreißverhalten bei niedrigen Temperaturen (-35 0C und -37,5 0C) auf, so dass dieses Elastomer 8 nicht zur Herstellung von Airbagabdeckungen geeignet ist, die bei solch niedrigen Temperaturen eingesetzt werden sollen bzw. könnten. Demgegenüber sind die Aufreißeigenschaften einer aus dem Elastomer 8 bestehenden Airbagabdeckung bei hohen Temperaturen von +85 0C sehr gut.
Um ein gutes Aufreißverhalten bei -37,5 0C einer Airbagabdeckung zu gewährleisten, ist es jedoch erforderlich, dass ein Elastomer, aus dem die Airbagabdeckung besteht, keinen zu hohen Vernetzungsgrad aufweist, also nicht übervernetzt ist. Ebensowenig darf der Vernetzungsgrad zu niedrig sein. Elastomere mit einem zu hohen oder zu niedrigen Vernetzungsgrad sind nicht dazu geeignet, als Material für Airbagabdeckungen verwendet zu werden.
Die Wahl des Vernetzers selbst spielt prinzipiell keine Rolle für die Etablierung eines bestimmten Vernetzungsgrads. Auch bei Verwendung eines anderen Vernetzers als des
Peroxids, das in den Herstellungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 8 verwendet wird, können thermoplastische Elastomere mit einem vergleichbaren Vernetzungsgrad hergestellt werden, die Eigenschaften aufweisen, die mit denen der Elastomere 1 bis 8 vergleichbar sind.
Der Vernetzungsgrad wird insbesondere durch die Menge des eingesetzten Vernetzers und eines Beschleunigers, der eine von dem Vernetzer initiierte Vemetzungsreaktion beschleunigt ablaufen lässt, bestimmt. Ohne den Einsatz eines Beschleunigers sind - unter Verwendung des Vernetzers in Konzentrationsbereichen, die denen der Beispiele 1 bis 8 entsprechen - keine Elastomere herstellbar, die so geeignete Eigenschaften aufweisen, dass sie zur Herstellung von Airbagabdeckungen verwendet werden können. In den Beispielen 1 bis 8 wird Triallylisocyanurat als Beschleuniger verwendet.
Ein Zusatz eines Antioxidationsmittes in der Herstellungszusammensetzung zur Herstellung eines Elastomers spielt für die Oberflächenbeschaffenheit und das Aufreißverhalten bei -37,5 0C einer Airbagabdeckung, die aus dem Elastomer hergestellt ist, primär keine wesentliche Rolle. Durch den Zusatz eines Antioxidationsmittels werden Alterungsprozesse des Elastomers jedoch wesentlich verlangsamt, so dass eine Airbagabdeckung, die aus dem Elastomer hergestellt ist, auch über einen Zeitraum von mehreren Jahren gleich bleibende Eigenschaften aufweist.
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Claims

Patentansprüche
1. Thermoplastisches Elastomer, herstellbar aus einer Herstellungszusammensetzung, die folgendes enthält: - mindestens ein Propylen-Copolymer aus Propylen und mindestens einem weiteren Alken, wobei das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit bei -20 0C von mindestens 5 kJ/m2 und von nicht mehr als 10 kJ/m2 aufweist, mindestens ein Ethylen-Copolymer aus Ethylen und mindestens einem weiteren Alken, - mindestens einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und
- mindestens einen Füllstoff zur Modifikation oberflächenbildender Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers.
2. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Propylen-Copolymer ein Copolymer aus Propylen und Ethylen ist.
3. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Propylen-Copolymer eine Schmelze-Massenfließrate, gemessen bei 230 0C und einer Masse von 2,16 kg, von nicht mehr als 15 g/10 min aufweist.
4. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 8 kJ/m2 bei -20 0C aufweist.
5. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 9 kJ/m2 bei -20 0C aufweist.
6. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zu 20 bis 50 Massenprozent aus dem mindestens einen Propylen-Copolymer besteht.
7. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-Copolymer ein Copolymer aus
Ethylen und mindestens einem Octen ist.
8. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-Copolymer eine Dichte von kleiner oder gleich 0,86 g/cm3 aufweist.
9. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zu 30 bis 50 Massenprozent aus dem Ethylen-Copolymer besteht.
10. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dienkomponente des Ethylen-Propylen-Dien-
Kautschuks 1 ,4-Hexadien, Norboπen, Dicyclopentadien oder eine Mischung davon ist.
11. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zu 2,5 bis 25 Massenprozent aus dem
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk besteht.
12. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eine Mooney-Viskosität, gemessen nach ASTM D 1646, von größer als 50 und kleiner als 80 aufweist.
13. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk einen relativen Ethylenmassenanteil, gemessen nach ASTM D 6047, von mehr als 50 % und weniger als 80 % aufweist.
14. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Herstellungszusammensetzung einen Vernetzer zum Vernetzen der copolymeren Bestandteile enthält.
15. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzer ein Peroxid verwendet wird.
16. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Peroxids 0,008 bis 0,25 Massenprozent der Herstellungszusammensetzung beträgt.
17. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff ein Carbonat, Talk, Ruß», Glasfasern, Wollastonit oder eine Mischung dieser Substanzen eingesetzt wird.
18. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff Calciumcarbonat eingesetzt wird.
19. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es zu 5 bis 30 Massenprozent aus Calciumcarbonat besteht.
20. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Herstellungszusammensetzung einen Beschleuniger zur Beschleunigung der Vernetzung der copolymeren Bestandteile enthält.
21 . Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleuniger Triallylisocyanurat eingesetzt wird.
22. Thermoplastisches Elastomer nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Triallylisocyanurats 0,02 bis 0,4 Massenprozent der
Herstellungszusammensetzung beträgt.
23. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Zugmodul von mindestens 135 MPa aufweist.
24. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Zugfestigkeit beim Bruch von mindestens 8,5 MPa aufweist.
25. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bruchdehnung von mindestens 190 % aufweist.
26. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schmelze-Massenfließrate von mindestens 0,5 g/10 min, gemessen bei einer Masse von 5 kg und einer Temperatur von 230 0C, aufweist.
27. Thermoplastisches Elastomer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Shore-Härte D von mindestens 30 aufweist.
28. Verwendung eines thermoplastischen Elastomers nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines Elastomererzeugnisses, welches Teil eines Kraftfahrzeugs oder einer Kraftfahrzeugkomponente ist.
29. Verwendung des thermoplastischen Elastomers nach Anspruch 28 zur Herstellung eines Elastomererzeugnisses, welches eine Abdeckung und/oder ein
Gehäuse für einen Airbag und/oder ein Airbagmodul in dem Kraftfahrzeug ist.
30. Elastomererzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem thermoplastischen Elastomer nach einem der Ansprüche 1 bis 27 hergestellt ist.
31. Elastomererzeugnis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elastomererzeugnis eine Abdeckung und/oder ein Gehäuse für einen Airbag und/oder ein Airbagmodul eines Kraftfahrzeugs ist.
32. Elastomererzeugnis nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Elastomererzeugnis bei niedrigen Temperaturen und/oder bei hohen Temperaturen im Wesentlichen entlang einer Sollbruchstelle in Form einer Aufreißnaht oder Aufreißkante aufreißt, wenn ein das Aufreißen auslösendes Ereignis, insbesondere das Auslösen eines Airbags, eintritt.
33. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Elastomers nach einem der
Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers folgende Substanzen gemischt und zur Schmelze erwärmt werden, wobei eine Polymerisierungsreaktion abläuft: - mindestens ein Propylen-Copolymer aus Propylen und mindestens einem weiteren Alken, wobei das Propylen-Copolymer eine Kerbschlagzähigkeit bei -20 0C von mindestens 5 kJ/m2 und von nicht mehr als 10 kJ/m2 aufweist, mindestens ein Ethylen-Copolymer aus Ethylen und mindestens einem weiteren Alken - mindestens ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und mindestens ein Füllstoff zur Modifikation oberflächenbildender Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisierungsreaktion in einer Extrusionsvorrichtung durchgeführt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Einzugsbereich der Extrusionsvorrichtung, in dem die gemischten
Substanzen der Extrusionsvorrichtung zugeführt werden, 130 bis 160 0C, insbesondere 145 0C beträgt.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem mittleren Bereich der Extrusionsvorrichtung, der in
Extrusionsrichtung hinter dem Einzugsbereich angeordnet ist, 150 bis 210 0C, insbesondere 160 bis 200 0C und ganz besonders 170 bis 190 0C beträgt.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Endbereich der Extrusionsvorrichtung, der in
Extrusionsrichtung hinter dem mittleren Bereich angeordnet ist, 150 bis 210 0C, insbesondere 160 bis 200 0C und ganz besonders 170 bis 190 0C beträgt.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Austragsbereich der Extrusionsvorrichtung, der in
Extrusionsrichtung hinter dem Endbereich angeordnet ist und in dem die Schmelze des thermoplastischen Elastomers und/oder die Schmelze der zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers eingesetzten Substanzen aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragen wird, 180 bis 240 0C, insbesondere 190 bis 230 °C und ganz besonders 200 bis 220 0C beträgt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragenen Schmelze des thermoplastischen Elastomers und/oder die Temperatur der Schmelze der zur Herstellung des thermoplastischen Elastomers eingesetzten Substanzen 180 bis
230 0C, insbesondere 190 bis 220 0C betragen.
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