EP2121287A1 - Long-fibre-reinforced, thermoplastic moulding compound, method for production thereof and use thereof - Google Patents

Long-fibre-reinforced, thermoplastic moulding compound, method for production thereof and use thereof

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EP2121287A1
EP2121287A1 EP08701183A EP08701183A EP2121287A1 EP 2121287 A1 EP2121287 A1 EP 2121287A1 EP 08701183 A EP08701183 A EP 08701183A EP 08701183 A EP08701183 A EP 08701183A EP 2121287 A1 EP2121287 A1 EP 2121287A1
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EP
European Patent Office
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molding composition
fiber
composition according
propylene
glass
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Ceased
Application number
EP08701183A
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German (de)
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Inventor
Heinz Bernd
Bruno Wagner
Thomas Borgner
Olaf Herd
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Ticona GmbH
Original Assignee
Ticona GmbH
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Filing date
Publication date
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    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
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    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment

Definitions

  • the present invention relates to a long-fiber-reinforced, thermoplastic molding composition of plastic with excellent impact resistance and impact strength.
  • the invention also relates to a process for producing this molding composition and to its use for the production of commodities.
  • Plastics in particular standard polymers such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), are inexpensive materials which in addition combine the advantages of a low intrinsic weight, good processability on a large scale and outstanding resistance to chemical influences or moisture. For these reasons, PE and PP occur in many areas of daily needs in countless ways, including besides
  • composition their geometric appearance or their particle size but also their interface behavior and homogeneous distribution within the polymer matrix ultimately responsible for the resulting mechanical properties of the mixture.
  • the object of the present invention was therefore to provide a molding composition based on fiber-reinforced PE or PP, which has a higher impact strength and notched impact strength than known fiber-reinforced molding compositions, but at the same time realizes the particular price advantage of plastics reinforced with fillers.
  • a molding composition of the type mentioned whose characteristic feature is to be seen in that it contains 30 to 90 wt .-% of at least one thermoplastic polyolefin, 9 to 69 wt .-% of at least one glassy reinforcing fiber and
  • the mineral filler has an anisotropy (aspect ratio) of 1 to 10, preferably 1 to 5 and particularly preferably 1 to 2.
  • thermoplastic polyolefin As thermoplastic polyolefin according to the invention addition polymers of alpha-olefins such as ethylene or propylene can be used. Examples of these are high, medium or low density PE or PP or polymethylpentene and copolymers of these olefins.
  • the polymers can be straight-chain or branched. It is also possible to use mixtures of the stated polymers.
  • PE is preferably high density polyethylene (HDPE), which in the presence of suitable catalysts type Ziegler, Phillips or Metallocenkatalysatoren industrially in gas phase or in suspension at temperatures of 50 to 150 0 C and under a pressure in the range of 2 to 80 bar will be produced.
  • HDPE high density polyethylene
  • thermoplastic polyolefin used is preferably PP which is prepared in the presence of suitable catalysts of the Ziegler, Phillips or metallocene type.
  • a particularly suitable PP has proven to be a partially crystalline polypropylene based on polypropylene. These include, in particular, partially crystalline isotactic propylene homopolymers with an isotactic fraction of
  • reinforcing fibers different materials can be used according to the invention. Typical examples thereof are high melting point or softening point reinforcing fibers such as glass fiber, carbon fiber, metal fiber or polyamide fiber.
  • glass fiber is used as the reinforcing fiber.
  • Particular preference is given to using bundles of glass fibers having a diameter of 8 to 25 ⁇ m, preferably 10 to 20 ⁇ m, more preferably 12 to 17 ⁇ m and a weight of 500 to 4,800 g per 1,000 m glass fiber roving.
  • Such rovings are preferably surface treated to improve their processing.
  • the fiber bundles are obtained by pretreating and then bundling a number of individual fibers with an aqueous emulsion or a solution of sizing agent.
  • Prefabricated fiber bundles are preferably used for the molding compound according to the invention, which are bundled, dried and wound on spools (direct roving).
  • fillers which are inexpensive and which have a preferred mean particle size, expressed as d.sub.50 value, in the range from 0.1 to 2 .mu.m, preferably from 0.3 to 1.5 .mu.m, and particularly preferably, are added as mineral fillers to the thermoplastic polyolefin 0.5 to 1, 0 microns own.
  • calcite CaCOs
  • barium sulfate or silica in their various forms.
  • the mineral fillers according to the invention are the thermoplastic
  • the particles of the mineral fillers have an anisotropy (aspect ratio) of from 1 to 10, preferably from 1 to 5 and particularly preferably from 1 to 2.
  • Polypropylene and reinforcing fiber and mineral filler optionally also contain: a) oxidation stabilizers such as sterically hindered phenols, thioethers, phosphites or phosphonites in an amount of from 0.1 to 1% by weight,
  • metal deactivators in an amount of up to 1, 5 wt .-%
  • processing aids such as highly polar to non-polar polypropylene or polyethylene waxes in an amount of up to 1% by weight and
  • the invention also relates to a method for producing the above-described molding composition, which is known as a pultrusion method in the prior art.
  • the bundles of reinforcing fibers are passed through a nozzle together with a melt of the thermoplastic material, then the bundles of reinforcing fibers are guided together with the plastic on a shaping die and thereby formed, then the shaped fiber bundles are cooled, possibly reformed and then transversely cut to the direction or wound up as an endless structure.
  • the rods have a length of 3 to 100 mm, preferably from 4 to 50 mm, particularly preferably from 5 to 15 mm, with their diameter in the
  • the molding composition of the invention has an impact strength of more than 42 kJ / m 2 , measured according to ISO 179.
  • the molding composition of the invention has a notched impact strength of more than 20 kJ / m 2 , measured according to ISO 75.
  • the molding compound according to the invention can be used for the production of computer housings or television housings and mobile telephones.
  • thermoplastic propylene homopolymer glass fibers and calcite was prepared for which the weight ratio of glass fibers and
  • Calcite is given in Table 1. The impact strength and notched impact strength were measured on the mixture, which are also shown in Table 1.
  • thermoplastic polypropylene used for Example 1 was a homopolymer having a melt flow index MFI of 48 g / 10 min, measured according to ISO
  • the glass fibers used were an e-glass, directly roving with 2,400 tex.
  • As calcite Hydrocarb 95T-OG (Omya GmbH) was used with an average particle size of 0.8 microns and an anisotropy of 1, 2.
  • the constituents of the molding composition were first melted in an extruder in a weight ratio as indicated in Table 1 at 230 0 C melt temperature. Then, the glass fiber bundles were immersed in the molten plastic in the melt nozzle. The amount of glass fiber was adjusted by adjusting the take-off speed and the amount of molten plastic added.
  • the strand-like molding compound of plastic, glass fiber and filler was transferred from the melt nozzle through a die to a forming roll and simultaneously cooled.
  • the strand-like molding material can be finally cut with a strand pelletizer into rod-shaped parts with a length of about 10 mm to facilitate transport and processing.
  • Example 2 The procedure according to Example 1 was repeated, but with the difference that calcite with an average particle size of 2.7 ⁇ m was used as filler (Millicarb OG, Omya GmbH).
  • the amounts of glass fibers and filler are given in Table 2 below.
  • the comparative example shows that as the average particle size of the calcite increases, the mechanical properties of the molding compound deteriorate.

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Abstract

A long-fibre-reinforced, thermoplastic moulding compound of plastics material has outstanding impact strength and notched impact strength if it contains 30 to 90% by weight of at least one thermoplastic polyolefin, 9 to 69% by weight of at least one glass-like reinforcing fibre and 1 to 30% by weight of at least one mineral filler of an average particle size in the range from 0.1 to 2 µm. The moulding compound is produced by the pultrusion method and is used in the production of domestic appliances such as washing machines or washer-dryers or electrical appliances such as coffeemakers or toasters or refrigerators or in automobile construction.

Description

Beschreibung description
Titel: Langfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoffformmasse, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre VerwendungTitle: Long fiber reinforced thermoplastic molding compound, process for its preparation and its use
Die vorliegende Erfindung betrifft eine langfaserverstärkte, thermoplastische Formmasse aus Kunststoff mit hervorragender Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen dieser Formmasse und ihre Verwendung zum Herstellen von Gebrauchsgegenständen.The present invention relates to a long-fiber-reinforced, thermoplastic molding composition of plastic with excellent impact resistance and impact strength. The invention also relates to a process for producing this molding composition and to its use for the production of commodities.
Kunststoffe, insbesondere Standardpolymere wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), sind kostengünstige Werkstoffe, die zusätzlich noch die Vorteile eines geringen Eigengewichtes, guter Verarbeitbarkeit in großtechnischem Maßstab und hervorragender Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Einflüssen oder gegen Feuchtigkeit in sich vereinen. Aus diesen Gründen treten PE und PP in vielen Bereichen des täglichen Bedarfs in zahllosen Erscheinungsformen auf, wozu nebenPlastics, in particular standard polymers such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), are inexpensive materials which in addition combine the advantages of a low intrinsic weight, good processability on a large scale and outstanding resistance to chemical influences or moisture. For these reasons, PE and PP occur in many areas of daily needs in countless ways, including besides
Haushaltsartikeln in Küche und Bad vor allem auch elektrische und elektronische Bauteile zu nennen sind. Aber auch die Automobilindustrie hat sich die Vorteile von PE und PP für ihre Zwecke zunutze gemacht, insbesondere was die Innenverkleidung und die dekorative Ausgestaltung der Fahrzeuge betrifft.Household items in the kitchen and bathroom above all electrical and electronic components are to be mentioned. But the automotive industry has also taken advantage of PE and PP for their purposes, especially as regards the interior trim and the decorative design of the vehicles.
Für manche Anwendungszwecke besitzen die Werkstoffe aus PE und PP allerdings noch eine zu geringe Wärmeformbeständigkeit, für andere ist ihre mechanische Festigkeit nicht ausreichend.For some applications, however, the materials made of PE and PP still have too low heat resistance, for others, their mechanical strength is not sufficient.
Man ist deshalb dazu übergegangen, den Kunststoffen Verstärkungsmaterialien anorganischer Natur als Additive zuzufügen, um deren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Besondere Erfolge in dieser Richtung wurden mit Glasfasern erreicht, die in Form von langen Fasern in eine Emulsion oder Lösung der Kunststoffe getaucht werden, vorzugsweise jedoch in ihre Schmelze, was zu einer beträchtlichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften geführt hat. Die DE 100 15 984 beschreibt einen Anteil an Glasfasern im Kunststoff von 10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der glasfaserverstärkten Formmasse.It has therefore begun to add to the plastics reinforcing materials of inorganic nature as additives in order to improve their mechanical properties. Particular successes in this direction have been achieved with glass fibers which are immersed in the form of long fibers in an emulsion or solution of the plastics, but preferably in their melt, resulting in a considerable Improvement of mechanical properties has led. DE 100 15 984 describes a proportion of glass fibers in the plastic of 10 to 70 wt .-%, based on the total weight of the glass fiber reinforced molding composition.
Um Kosten zu senken, werden dem Kunststoff oft auch mineralische Füllstoffe zugesetzt. Die Veränderung der mechanischen Festigkeit von mit Glasfasern verstärkten Kunststoffen durch solche partikelförmige anorganische Additive wird von J. Hartikainen et al. in Plastic, Rubbers & Composites, VoI 33, S. 77 bis 84, allerdings als nicht eindeutig in eine Richtung weisend beschrieben. Als Additive sind im Stand der Technik anorganische Materialien wie Talkum, Kalk, Kreide, Gips,In order to reduce costs, mineral fillers are often added to the plastic. The change in mechanical strength of glass fiber reinforced plastics by such particulate inorganic additives is described by J. Hartikainen et al. in Plastic, Rubbers & Composites, VoI 33, pp. 77-84, but described as not being uniquely unidirectional. As additives in the prior art inorganic materials such as talc, lime, chalk, gypsum,
Siliziumdioxid oder andere Mineralien bekannt. Füllstoffe wie Talkum und Kalk, die in PP normalerweise eine Verbesserung des Elastizitätsmoduls (Young's Modulus) bewirken, führen aber in manchen Fällen zu einem überraschenden Abfall von Festigkeit und Zähigkeit der damit ausgerüsteten Formmasse. Es wird deshalb angenommen, dass Eigenschaften der Füllstoffe selbst, wie ihre chemischeSilica or other minerals known. However, fillers such as talc and lime, which typically provide modulus in Young's modulus in PP, in some cases lead to a surprising decrease in the strength and toughness of the molding composition provided therewith. It is therefore assumed that properties of the fillers themselves, like their chemical
Zusammensetzung, ihre geometrische Erscheinungsform oder ihre Partikelgröße aber auch deren Grenzflächenverhalten und homogene Verteilung innerhalb der Polymermatrix letztlich verantwortlich sind für die resultierenden mechanischen Eigenschaften der Mischung.Composition, their geometric appearance or their particle size but also their interface behavior and homogeneous distribution within the polymer matrix ultimately responsible for the resulting mechanical properties of the mixture.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Formmasse auf Basis von faserverstärktem PE oder PP zur Verfügung zu stellen, welche eine höhere Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit als bekannte faserverstärkte Formmassen aufweist, die aber gleichzeitig den besonderen Preisvorteil von mit Füllstoffen verstärkten Kunststoffen in sich verwirklicht.The object of the present invention was therefore to provide a molding composition based on fiber-reinforced PE or PP, which has a higher impact strength and notched impact strength than known fiber-reinforced molding compositions, but at the same time realizes the particular price advantage of plastics reinforced with fillers.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Formmasse der eingangs genannten Art, deren Kennzeichenmerkmal darin zu sehen ist, dass sie 30 bis 90 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polyolefins, 9 bis 69 Gew.-% mindestens einer glasartigen Verstärkungsfaser undThis object is achieved by a molding composition of the type mentioned, whose characteristic feature is to be seen in that it contains 30 to 90 wt .-% of at least one thermoplastic polyolefin, 9 to 69 wt .-% of at least one glassy reinforcing fiber and
1 bis 30 Gew.-% mindestens eines mineralischen Füllstoffs enthält, wobei die mittlere Partikelgröße des mineralischen Füllstoffs im Bereich von 0,1 bis 2 μm liegt, ausgedrückt als d5o-Wert. Hilfreich in Bezug auf die Lösung der Aufgabe ist es außerdem, wenn der mineralische Füllstoff eine Anisotropie (aspect ratio) von 1 bis 10, vorzugsweise von 1 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 2 hat.1 to 30 wt .-% of at least one mineral filler, wherein the average particle size of the mineral filler in the range of 0.1 to 2 microns, expressed as d 5 o value. In addition, it is helpful with regard to achieving the object if the mineral filler has an anisotropy (aspect ratio) of 1 to 10, preferably 1 to 5 and particularly preferably 1 to 2.
Als thermoplastisches Polyolefin können erfindungsgemäß Additionspolymere von alpha-Olefinen wie Ethylen oder Propylen eingesetzt werden. Beispiele dafür sind PE mit hoher, mittlerer oder niedriger Dichte oder PP oder Polymethylpenten und Copolymere dieser Olefine. Die Polymere können geradkettig oder verzweigt vorliegen. Auch können Gemische der genannten Polymere verwendet werden.As thermoplastic polyolefin according to the invention addition polymers of alpha-olefins such as ethylene or propylene can be used. Examples of these are high, medium or low density PE or PP or polymethylpentene and copolymers of these olefins. The polymers can be straight-chain or branched. It is also possible to use mixtures of the stated polymers.
Als PE ist bevorzugt hochdichtes Polyethylen (HDPE), das in Gegenwart von geeigneten Katalysatoren vom Typ Ziegler-, Phillips- oder Metallocenkatalysatoren großtechnisch in Gasphase oder in Suspension bei Temperaturen von 50 bis 150 0C und unter einem Druck im Bereich von 2 bis 80 bar hergestellt wird.As PE is preferably high density polyethylene (HDPE), which in the presence of suitable catalysts type Ziegler, Phillips or Metallocenkatalysatoren industrially in gas phase or in suspension at temperatures of 50 to 150 0 C and under a pressure in the range of 2 to 80 bar will be produced.
Als thermoplastisches Polyolefin wird bevorzugt PP eingesetzt, das in Gegenwart von geeigneten Katalysatoren vom Typ Ziegler-, Phillips- oder Metallocenkatalysatoren hergestellt wird. Als besonders geeignetes PP hat sich ein teilkristallines Polypropylen auf Basis von Polypropylen erwiesen. Dazu zählen vor allem teilkristalline isotaktische Propylenhomopolymere mit einem isotaktischen Anteil vonThe thermoplastic polyolefin used is preferably PP which is prepared in the presence of suitable catalysts of the Ziegler, Phillips or metallocene type. A particularly suitable PP has proven to be a partially crystalline polypropylene based on polypropylene. These include, in particular, partially crystalline isotactic propylene homopolymers with an isotactic fraction of
> 90 %, einem Kristallinitätsgrad von > 50 % und einem Schmelzflussindex MFI (230/5), gemessen nach ISO 1133 bei einer Temperatur von 230 0C und unter einer Auflagelast von 5 kg, von 0,5 bis 70 g/10 min oder teilkristalline syndiotaktische Propylenhomopolymere mit einem syndiotaktischen Anteil von > 80 %, einer syndiotaktischen Sequenzlänge von > 10, einem Kristallinitätsgrad von > 30 % und einem MFI (230/5) von 0,5 bis 70 g/10 min oder teilkristalline Ethylen/Propylen- oder Propylen/1-Olefin-Blockcopolymere oder Propylen/Ethylen/1-Olefin- Blockterpolymere mit C4- bis C8-1-Olefinen mit einem Ethylen- und/oder 1- Olefinanteil von 2 bis 30 Gew.-% und mit einem MFI (230/5) von 0,5 bis 50 g/10 min oder teilkristalline statistische Ethylen/Propylen- oder Propylen/1-Olefin-Copolymere oder statistische Propylen/Ethylen/1-Olefin-Terpolymere mit C4- bis C8-1-Olefinen mit einem Ethylen- und/oder 1-Olefinanteil von 2 bis 30 Gew.-% und mit einem MFI (230/5) von 0,5 bis 70 g/10 min. Als Verstärkungsfasern können erfindungsgemäß unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Typische Beispiele dafür sind Verstärkungsfasern mit einem hohen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt wie Glasfaser, Kohlefaser, Metallfaser oder Polyamidfaser. Vorzugsweise wird als Verstärkungsfaser Glasfaser verwendet. Dabei werden besonders bevorzugt Bündel aus Glasfasern mit einem Durchmesser von 8 bis 25 μm, bevorzugt 10 bis 20 μm, besonders bevorzugt 12 bis 17 μm und mit einem Gewicht von 500 bis 4.800 g pro 1.000 m Glasfaserroving eingesetzt. Solche Faserbündel (rovings) sind bevorzugt zur Verbesserung ihrer Verarbeitung oberflächenbehandelt.> 90%, a degree of crystallinity of> 50% and a melt flow index MFI (230/5), measured according to ISO 1133 at a temperature of 230 0 C and under a load of 5 kg, from 0.5 to 70 g / 10 min or semi-crystalline syndiotactic propylene homopolymers having a syndiotactic fraction of> 80%, a syndiotactic sequence length of> 10, a degree of crystallinity of> 30% and a MFI (230/5) of 0.5 to 70 g / 10 min or partially crystalline ethylene / propylene or Propylene / 1-olefin block copolymers or propylene / ethylene / 1-olefin Blockterpolymere with C 4 - to C 8 -1-olefins having an ethylene and / or 1-olefin content of 2 to 30 wt .-% and with an MFI (230/5) from 0.5 to 50 g / 10 min or semi-crystalline random ethylene / propylene or propylene / 1-olefin copolymers or propylene / ethylene / 1-olefin random terpolymers with C 4 - to C 8 -1 Olefins having an ethylene and / or 1-olefin content of 2 to 30 wt .-% and with an MFI (230/5) of 0.5 to 70 g / 10 min. As reinforcing fibers, different materials can be used according to the invention. Typical examples thereof are high melting point or softening point reinforcing fibers such as glass fiber, carbon fiber, metal fiber or polyamide fiber. Preferably, glass fiber is used as the reinforcing fiber. Particular preference is given to using bundles of glass fibers having a diameter of 8 to 25 μm, preferably 10 to 20 μm, more preferably 12 to 17 μm and a weight of 500 to 4,800 g per 1,000 m glass fiber roving. Such rovings are preferably surface treated to improve their processing.
Die Faserbündel werden erhalten, indem eine Anzahl von Einzelfasem mit einer wässrigen Emulsion oder einer Lösung eines Schlichtemittels vorbehandelt und dann gebündelt werden. Bevorzugt werden für die erfindungsgemäße Formmasse vorgefertigte Faserbündel verwendet, die gebündelt, getrocknet und auf Spulen aufgewickelt sind (Direkt Roving).The fiber bundles are obtained by pretreating and then bundling a number of individual fibers with an aqueous emulsion or a solution of sizing agent. Prefabricated fiber bundles are preferably used for the molding compound according to the invention, which are bundled, dried and wound on spools (direct roving).
Als mineralische Füllstoffe werden dem thermoplastischen Polyolefin erfindungsgemäß solche Füllstoffe zugesetzt, die preiswert sind und die eine bevorzugte mittlere Partikelgröße, ausgedrückt als dso-Wert, im Bereich von 0,1 bis 2 μm, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5 μm und besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,0 μm besitzen.According to the invention, fillers which are inexpensive and which have a preferred mean particle size, expressed as d.sub.50 value, in the range from 0.1 to 2 .mu.m, preferably from 0.3 to 1.5 .mu.m, and particularly preferably, are added as mineral fillers to the thermoplastic polyolefin 0.5 to 1, 0 microns own.
Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Füllstoffe sind Kalzit (CaCOs) oder Glaskugeln oder gemahlenes Glas oder Gips (CaSO4) oder Bariumsulfat oder Kieselsäure in ihren verschiedenen Erscheinungsformen.Examples of suitable fillers according to the invention are calcite (CaCOs) or glass beads or ground glass or gypsum (CaSO 4 ) or barium sulfate or silica in their various forms.
Die mineralischen Füllstoffe werden erfindungsgemäß dem thermoplastischenThe mineral fillers according to the invention are the thermoplastic
Polymer in fein verteilter Form zugesetzt. Die Partikel der mineralischen Füllstoffe haben möglichst eine Anisotropie (aspect ratio) von 1 bis 10, vorzugsweise von 1 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 2.Added polymer in finely divided form. If possible, the particles of the mineral fillers have an anisotropy (aspect ratio) of from 1 to 10, preferably from 1 to 5 and particularly preferably from 1 to 2.
Die Formmasse gemäß der Erfindung kann neben den bereits genanntenThe molding composition according to the invention, in addition to those already mentioned
Hauptkomponenten Polypropylen und Verstärkungsfaser und mineralischem Füllstoff gegebenenfalls zusätzlich noch enthalten: a) Oxidationsstabilisatoren wie sterisch gehinderte Phenole, Thioether, Phosphite oder Phosphonite in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-%,Main components Polypropylene and reinforcing fiber and mineral filler optionally also contain: a) oxidation stabilizers such as sterically hindered phenols, thioethers, phosphites or phosphonites in an amount of from 0.1 to 1% by weight,
b) Schwefel- und phosphorhaltige Costabilisatoren in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-%,b) sulfur and phosphorus-containing costabilizers in an amount of 0.1 to 1% by weight,
c) Metalldesaktivatoren in einer Menge von bis zu 1 ,5 Gew.-%,c) metal deactivators in an amount of up to 1, 5 wt .-%,
d) Verarbeitungshilfsmittel wie stark polare bis unpolare Polypropylen- oder Polyethylenwachse in einer Menge von bis zu 1 Gew.-% undd) processing aids such as highly polar to non-polar polypropylene or polyethylene waxes in an amount of up to 1% by weight and
e) Ethylen-Propylen- oder Ethylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-%,e) ethylene-propylene or ethylene-propylene terpolymer rubber in an amount of 0 to 10% by weight,
wobei alle vorstehend unter a) bis e) genannten Gew.-% Angaben bezogen sind auf das Gesamtgewicht der aus der Mischung der Einzelkomponenten sich ergebenden Formmasse.wherein all of the above under a) to e) weight percent information is based on the total weight of the mixture of the individual components resulting molding composition.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der vorstehend beschrie- benen Formmasse, das als Pultrusionsverfahren im Stand der Technik bekannt ist.The invention also relates to a method for producing the above-described molding composition, which is known as a pultrusion method in the prior art.
Dabei werden zunächst die Bündel der Verstärkungsfasern zusammen mit einer Schmelze des thermoplastischen Kunststoffs durch eine Düse geführt, dann werden die Bündel der Verstärkungsfasern zusammen mit dem Kunststoff über eine Formdüse geführt und dabei geformt, danach werden die geformten Faserbündel abgekühlt, ggf. nachgeformt und dann quer zur Laufrichtung geschnitten oder als endlose Struktur aufgewickelt.First, the bundles of reinforcing fibers are passed through a nozzle together with a melt of the thermoplastic material, then the bundles of reinforcing fibers are guided together with the plastic on a shaping die and thereby formed, then the shaped fiber bundles are cooled, possibly reformed and then transversely cut to the direction or wound up as an endless structure.
Bei dem erfindungsgemäßen Pultrusionsverfahren wird ein stäbchenförmiges Produkt erhalten. Die Stäbchen weisen eine Länge von 3 bis 100 mm auf, bevorzugt von 4 bis 50 mm, besonders bevorzugt von 5 bis 15 mm, wobei ihr Durchmesser imIn the pultrusion process according to the invention, a rod-shaped product is obtained. The rods have a length of 3 to 100 mm, preferably from 4 to 50 mm, particularly preferably from 5 to 15 mm, with their diameter in the
Bereich von 1 bis 10 mm liegt, vorzugsweise von 2 bis 8 mm.Range of 1 to 10 mm, preferably from 2 to 8 mm.
Die erfindungsgemäße Formmasse besitzt eine Schlagzähigkeit von mehr als 42 kJ/m2, gemessen nach ISO 179. Die erfindungsgemäße Formmasse besitzt eine Kerbschlagzähigkeit von mehr als 20 kJ/m2, gemessen nach ISO 75.The molding composition of the invention has an impact strength of more than 42 kJ / m 2 , measured according to ISO 179. The molding composition of the invention has a notched impact strength of more than 20 kJ / m 2 , measured according to ISO 75.
Die erfindungsgemäße Formmasse lässt sich besonders vorteilhaft für dieThe molding composition according to the invention can be particularly advantageous for the
Herstellung von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Wäschetrockner verwenden, sie eignet sich aber auch für andere Elektrogeräte wie Kaffeemaschinen oder Toaster oder Kühlschränke und ähnliches. Außerdem kann sie vorteilhaft im Automobilbau eingesetzt werden, wo Formteile mit besonders hoher Schlagzähigkeit gebraucht werden, beispielsweise im Bereich der Stoßfänger oder der Radkappen.Manufacture of household appliances such as washing machines or dryers use, but it is also suitable for other electrical appliances such as coffee makers or toasters or refrigerators and the like. In addition, it can be used advantageously in the automotive industry, where moldings are needed with very high impact resistance, for example in the bumper or the hubcaps.
Ferner lässt sich die erfindungsgemäße Formmasse für die Herstellung von Computergehäusen oder von Fernsehergehäusen und Mobiltelefonen verwenden.Furthermore, the molding compound according to the invention can be used for the production of computer housings or television housings and mobile telephones.
Die Erfindung soll durch die nachstehend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele für den Fachmann näher erläutert werden, insbesondere inThe invention will be explained in more detail by the embodiments described in more detail below for the expert, in particular in
Gegenüberstellung zu nicht erfindungsgemäßen Formmassen die in den Vergleichsbeispielen beschrieben sind. Die mittlere Teilchengröße bedeutet, wenn nicht anders angegeben, immer den dso-Wert und wird durch Luftstrahlsiebung gemäß DIN 53734 ermittelt.Comparison to non-inventive molding compositions which are described in the comparative examples. The average particle size, unless otherwise stated, always means the dso value and is determined by air jet screening according to DIN 53734.
Beispiel 1 (erfindungsgemäß)Example 1 (according to the invention)
Es wurde eine Formmasse aus thermoplastischem Propylen-Homopolymer, Glasfasern und Kalzit hergestellt, für die das Gewichtsverhältnis von Glasfasern undA molding composition of thermoplastic propylene homopolymer, glass fibers and calcite was prepared for which the weight ratio of glass fibers and
Kalzit in Tabelle 1 angegeben ist. An der Mischung wurden dann die Schlagzähigkeit und die Kerbschlagzähigkeit gemessen, die ebenfalls in Tabelle 1 angegeben sind.Calcite is given in Table 1. The impact strength and notched impact strength were measured on the mixture, which are also shown in Table 1.
Als thermoplastisches Polypropylen wurde für das Beispiel 1 ein Homopolymer eingesetzt mit einem Schmelzflussindex MFI von 48 g/10 min, gemessen nach ISOThe thermoplastic polypropylene used for Example 1 was a homopolymer having a melt flow index MFI of 48 g / 10 min, measured according to ISO
1133 bei einer Temperatur von 230 0C und unter einem Auflagegewicht von 2,16 kg. Als Glasfasern wurde ein E-Glas, direkt roving mit 2.400 tex eingesetzt. Als Kalzit wurde Hydrocarb 95T-OG (Omya GmbH) mit einer mittleren Teilchengröße von 0,8 μm und einer Anisotropie von 1 ,2 eingesetzt. Die Bestandteile der Formmasse wurden zunächst in einem Extruder im Gewichtsverhältnis wie in Tabelle 1 angegeben bei 230 0C Massetemperatur geschmolzen. Dann wurden die Glasfaserbündel in den geschmolzenen Kunststoff in der Schmelzdüse eingetaucht. Die Menge an Glasfaser wurde eingestellt, indem die Abzugsgeschwindigkeit und die Zugabemenge an geschmolzenem Kunststoff aufeinander eingestellt wurden. Abschließend wurde die strangförmige Formmasse aus Kunststoff, Glasfaser und Füllstoff aus der Schmelzdüse durch eine Formdüse auf eine Formrolle überführt und gleichzeitig dabei abgekühlt. Die strangförmige Formmasse kann abschließend mit einem Stranggranulator in stäbchenförmige Einzelteile mit einer Länge von ca. 10 mm geschnitten werden, um den Transport und die Verarbeitung zu erleichtern.1133 at a temperature of 230 0 C and under a load of 2.16 kg. The glass fibers used were an e-glass, directly roving with 2,400 tex. As calcite Hydrocarb 95T-OG (Omya GmbH) was used with an average particle size of 0.8 microns and an anisotropy of 1, 2. The constituents of the molding composition were first melted in an extruder in a weight ratio as indicated in Table 1 at 230 0 C melt temperature. Then, the glass fiber bundles were immersed in the molten plastic in the melt nozzle. The amount of glass fiber was adjusted by adjusting the take-off speed and the amount of molten plastic added. Finally, the strand-like molding compound of plastic, glass fiber and filler was transferred from the melt nozzle through a die to a forming roll and simultaneously cooled. The strand-like molding material can be finally cut with a strand pelletizer into rod-shaped parts with a length of about 10 mm to facilitate transport and processing.
Tabelle 1Table 1
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)Example 2 (comparative example)
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, aber mit dem Unterschied, dass als Füllstoff Calcit einer mittleren Teilchengröße von 2,7 μm eingesetzt wurde (Millicarb OG; Omya GmbH). Die Mengen an Glasfasern und Füllstoff sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben.The procedure according to Example 1 was repeated, but with the difference that calcite with an average particle size of 2.7 μm was used as filler (Millicarb OG, Omya GmbH). The amounts of glass fibers and filler are given in Table 2 below.
Tabelle 2Table 2
Das Vergleichsbeispiel zeigt, dass sich mit steigender mittlerer Teilchengröße des Calcits die mechanischen Eigenschaften der Formmasse verschlechtern. The comparative example shows that as the average particle size of the calcite increases, the mechanical properties of the molding compound deteriorate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Langfaserverstärkte, thermoplastische Formmasse aus Kunststoff mit herausragender Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sie 30 bis 90 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polyolefins,1. Long-fiber-reinforced, thermoplastic molding composition made of plastic with outstanding impact strength and notched impact strength, characterized in that it contains 30 to 90 wt .-% of at least one thermoplastic polyolefin,
9 bis 69 Gew.-% mindestens einer glasartigen Verstärkungsfaser und9 to 69 wt .-% of at least one glassy reinforcing fiber and
1 bis 30 Gew.-% mindestens eines mineralischen Füllstoffs enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelgröße des mineralischen Füllstoffs, ausgedrückt als d5o-Wert, im Bereich von 0,1 bis 2 μm liegt.1 to 30 wt .-% of at least one mineral filler, characterized in that the average particle size of the mineral filler, expressed as d 5 o value, in the range of 0.1 to 2 microns.
2. Formmasse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als thermoplastisches Polyolefin Additionspolymere von alpha-Olefinen wie Ethylen oder Propylen enthält, vorzugsweise Polyethylen mit hoher, mittlerer oder niedriger Dichte oder Polypropylen oder Polymethylpenten und Copolymere dieser Olefine, die geradkettig oder verzweigt sein können, oder Gemische der genannten Polymere.2. Molding composition according to claim 1, characterized in that it contains as thermoplastic polyolefin addition polymers of alpha-olefins such as ethylene or propylene, preferably high, medium or low density polyethylene or polypropylene or polymethylpentene and copolymers of these olefins, which may be straight or branched , or mixtures of the polymers mentioned.
3. Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als thermoplastisches Polyolefin ein teilkristallines Polypropylen auf Basis von Propylen3. Molding composition according to claim 1 or 2, characterized in that it is a partially crystalline polypropylene based on propylene as the thermoplastic polyolefin
Homopolymer enthält, das einen isotaktischen Anteil von > 90 %, einen Kristallinitätsgrad von > 50 % und einen Schmelzflussindex MFI (230/5), gemessen nach ISO 1133 bei einer Temperatur von 230 °C und unter einer Auflagelast von 2,16 kg, von 0,5 bis 70 g/10 min besitzt oder ein teilkristallines Ethylen/Propylen- oder ein Propylen/1-Olefin-Blockcopolymer oder ein Propylen/Ethylen/1-Olefin-Homopolymer containing an isotactic portion of> 90%, a degree of crystallinity of> 50% and a melt flow index MFI (230/5), measured according to ISO 1133 at a temperature of 230 ° C and under a load of 2.16 kg 0.5 to 70 g / 10 min or a partially crystalline ethylene / propylene or a propylene / 1-olefin block copolymer or a propylene / ethylene / 1-olefin
Blockterpolymer mit C4- bis C8-1-Olefinen mit einem Ethylen- und/oder 1-Olefinanteil von 2 bis 30 Gew.-% und mit einem MFI (230/5) von 0,5 bis 70 g/10 min.Block terpolymer with C 4 - to C 8 -1-olefins having an ethylene and / or 1-olefin content of 2 to 30 wt .-% and with an MFI (230/5) of 0.5 to 70 g / 10 min.
4. Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie glasartige Verstärkungsfasern mit einem hohen4. Molding composition according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it has glassy reinforcing fibers with a high
Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt wie Glasfaser, Kohlefaser, Metallfaser oder Polyamidfaser enthält, vorzugsweise Glasfaser, besonders bevorzugt Bündel aus Glasfasern mit einem Durchmesser von 8 bis 25 μm und mit einem Gewicht von 500 bis 4.800 g pro 1.000 m Glasfaserroving. Melting point or softening point such as glass fiber, carbon fiber, metal fiber or polyamide fiber contains, preferably glass fiber, more preferably bundles of glass fibers with a diameter of 8 to 25 microns and with a weight of 500 to 4,800 g per 1,000 m glass fiber roving.
5. Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Glasfasern Faserbündel enthält, die zur Verbesserung ihrer Verarbeitung oberflächenbehandelt sind.5. Molding composition according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that it contains fiber bundles as glass fibers, which are surface treated to improve their processing.
6. Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als mineralische Füllstoffe solche Füllstoffe enthält, die einen aspect ratio im Bereich von 1 bis 10, und besonders bevorzugt von 1 bis 2, besitzen.6. Molding composition according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that it contains as mineral fillers such fillers having an aspect ratio in the range of 1 to 10, and particularly preferably from 1 to 2 possess.
7. Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Füllstoffe Kalzit (CaCO3) oder Glaskugeln oder gemahlenes Glas oder Gips (CaSO4) oder Bariumsulfat oder Kieselsäure in verschiedenen Erscheinungsformen enthält.7. Molding composition according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it contains as fillers calcite (CaCO 3 ) or glass beads or ground glass or gypsum (CaSO 4 ) or barium sulfate or silica in various forms.
8. Verfahren zum Herstellen einer Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zunächst die Verstärkungsfasern zusammen mit einer Schmelze des thermoplastischen Polyolefins durch eine Düse geführt, dann die Bündel der Verstärkungsfasern zusammen mit dem Kunststoff über eine Formdüse geführt und dabei geformt, danach die geformten Faserbündel abgekühlt, ggf. nachgeformt und abschließend quer zur Laufrichtung geschnitten oder als endlose Struktur aufgewickelt werden.8. A method for producing a molding composition according to one or more of claims 1 to 7, wherein initially the reinforcing fibers passed together with a melt of the thermoplastic polyolefin through a nozzle, then passed the bundles of reinforcing fibers together with the plastic over a die and thereby After that, the shaped fiber bundles are cooled, if necessary subsequently shaped and finally cut transversely to the running direction or wound up as an endless structure.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein stäbchen- förmiges Produkt liefert, bei dem die Stäbchen eine Länge von 3 bis 100 mm aufweisen, bevorzugt von 4 bis 50 mm, besonders bevorzugt von 5 bis 15 mm, wobei ihr Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 mm liegt, vorzugsweise von 2 bis 8 mm.9. The method according to claim 8, characterized in that it provides a rod-shaped product, in which the rods have a length of 3 to 100 mm, preferably from 4 to 50 mm, particularly preferably from 5 to 15 mm, wherein their diameter in the range of 1 to 10 mm, preferably from 2 to 8 mm.
10. Verwendung einer Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für die Herstellung von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Wäschetrockner oder für Elektrogeräte wie Kaffeemaschinen oder Toaster oder Kühlschränke oder im Automobilbau, beispielsweise im Bereich der Stoßfänger oder der Radkappen. 10. Use of a molding composition according to one or more of claims 1 to 7 for the production of household appliances such as washing machines or dryers or for electrical appliances such as coffee machines or toasters or refrigerators or in the automotive industry, for example in the bumper or the hubcaps.
11. Verwendung einer Formmasse nach einem oder nach mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für die Herstellung von Computergehäusen oder von Fernsehergehäusen oder von Mobiltelefonen. 11. Use of a molding composition according to one or more of claims 1 to 7 for the manufacture of computer housings or TV housings or mobile telephones.
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