NO177341B

NO177341B - Sjokkabsorberende, sammensatte deler av propylenpolymer, samt fremgangsmåte for fremstilling derav

Info

Publication number: NO177341B
Application number: NO920295A
Authority: NO
Inventors: Udo Haardt; Erhard Seiler; Hermann Tatzel; Harald Schwager; Friedrich Domas
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1995-05-22
Also published as: EP0496111A1; EP0496111B1; DE59108958D1; NO920295D0; NO177341C; IE920188A1; NO920295L; ATE164345T1; KR920014614A; KR100187706B1; DE4101806A1; JPH05138784A; MX9200249A; ES2113871T3; AU1038792A; AU645388B2; CA2059257A1; US5180628A

Description

Oppfinnelsen vedrører sjokkabsorberende, sammensatte deler på basis av propylenpolymerer som består av en skumplast av propylenpolymerer som er kasjert på begge sider med en propylenpolymer under anvendelse av et smelteklebelag som forbinder dekklagene med skumplasten.

Skumplast av propylenpolymerer utmerker seg som kjent med en høy sjokk-absorbering. Likevel har derav fremstilte formdeler på grunn av sine utilfredsstillende overflater ikke funnet noen anvendelse som synlige deler utvendig og inne i motorkjøretøyer.

I EP-B-97 504 beskrives anvendelse av skumplast av poly-propylenpolymerer som kjernemateriale for bilstøtfangere. Kjerne-materialet skal være i kombinasjon med et dekke, eksempelvis av polypropylen, men det er ikke angitt noen konkret lære om fremstilling av sammensatte formdeler.

Oppgaven med oppfinnelsen var å utvikle sammensatte formdeler for ferdigbygging av motorkjøretøyer, som i motsetning til de lenge anvendte deler, f.eks. av polyuretan, er regenererbare. De skal derfor bestå av ensartede, med hverandre forlikelige, påsmeltbare og følgelig gjen-anvendbare plaster. De skal være slitesterke og samtidig sjokkabsorberende, og fremvise gode mekaniske egenskaper og en høy overflatekvalitet.

Denne oppgave blir løst med sammensatte formdeler på basis av propylenpolymer som består av en skumplastkjerne som på begge sider er forbundet med et smelteklebelag av fullstendig eller vidtgående kompakte polymerer.

Gjenstand for oppfinnelsen er således sjokkabsorberende armaturplater på basis av sammensatte formdeler av propylenpolymer, som inneholder et skumplastkjernelag og stive dekklag,

og som er karakterisert ved følgende lagoppbygning:

a. et lag med tykkelse 0,5 til 10 mm som inneholder en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165°C, b. et mellomlag med tykkelse 0,05 til 0,5 mm av et smelteklebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til 140°C, c. et skumplastlag med tykkelse 3 til 200 mm og en densitet fra 0,015 til 0,1 g/cm<3> på basis av en propylenkopolymer med smeltepunkt 125 til 155°C, d. et mellomlag med tykkelse 0,05 til 0,5 mm av et smelteklebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til

140°C, og

e. et lag med tykkelse 0,5 til 10 mm som inneholder en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165°C.

Gjenstand for oppfinnelsen er videre en fremgangsmåte for fremstilling av slike sammensatte formdeler av polypropylen for anvendelse i armaturplater, som er kjennetegnet ved at man i en ikke gasstett innesluttende form fyller mellomrommet mellom de til formveggene tilpassede lag a) og b) på den ene side og d) og e) pa den andre side med partikler av skumplasten c) med en midlere diameter på 2 til 8 mm, og oppvarmer partiklene i dette mellomrom ved innledning av damp eller varmluft, slik at de oppskummes og sammensveises med hverandre, og at samtidig mellomlagene b og d smelter og sammensveises med lagene a, c og e. Det henvises forøvrig til krav 2.

Kjernelaget c) i de nye sammensatte formdeler består av en skumplast på basis av en propylenkopolymer. Dette lag har en tykkelse på fra 3 til 200 mm, fortrinnsvis 4 til 100, og spesielt 5 til 20 mm. Densiteten ligger mellom 0,015 og 0,1 g/l, fortrinnsvis mellom 0,02 og 0,08 g/l, og spesielt mellom 0,025 og 0,06 g/l. Det blir fortrinnsvis anvendt kopolymerer av propylen med 1 til 30, og spesielt 1 til 6 vekt% etylen og/eller et C4- til Cg-a-olefin. Kopolymeren skal ha et smeltepunkt mellom 125 og 155°C, fortrinnsvis mellom 130 og 150°C, og spesielt mellom 140 og 150°C. Som smeltepunkt gjelder da det ved DSC-metoden bestemte maksimum ved andre oppsmelting av en prøve (krystallittsmeltepunkt). Denne bestemmelsesmetode blir også anvendt ved fastsettelsen av smelte-punktene til de øvrige komponenter i de sammensatte formdeler.

Skumplasten er en såkalt partikkelskumplast, så som kan oppnås ved sammensveising av skumplastpartikler med en midlere diameter fra 2 til 8 mm, og fortrinnsvis 3 til 6 mm. Kjernelaget gir de sammensatte formdeler de fordelaktige sjokkabsorberende egenskaper.

Dekklagene a) og e) i de nye sammensatte formdeler består i det vesentlige av minst én propylenpolymer, som kan være en homo-eller kopolymer. Propylenpolymeren skal ha et smeltepunkt mellom 130 og 165°C, fortrinnsvis mellom 140 og 165°C, og spesielt mellom 150 og 165°C. Smeltepunktet til dekklaget skal ligge minst 5°C,

og fortrinnsvis mer enn 10°C over smeltepunktet til propylenkopolymeren i kjernelaget c). Dekklagene har en tykkelse fra 0,5 til 10 mm, og fortrinnsvis 0,8 til 5 mm.

Dekklagene kan ha hvilken som helst overflatestruktur og kan f.eks. være narvet.

Dekklagene kan ved siden av propylenpolymerene inneholde vanlige additiver i effektive mengder, så som farvestoffer, pigmenter, fyllstoffer, forsterkningsmidler, stabilisatorer, antistatiske midler, glidemidler, myknere, midler som virker elastiserende o.s.v.

Det øvre dekklag a) (siktlaget) er fortrinnsvis elastisert, eksempelvis ved anvendelse av en blanding av en propylenpolymer-hardfase av høyisotaktisk, delkrystallinsk polypropylen, som kan inneholde inntil 3 vekt% etylen-enheter, og en mykfase av en etylen-propylen-kautsjuk som inneholder 30 til 70 vekt% etylen. Slike to-fasige propylenpolymerer, som eventuelt er delvis tverrbundet, er kjente handelsprodukter og blir fremstilt etter de kjente fremgangsmåter ved trinnvis propylen- og etylen/propylen-polymerisering, fortrinnsvis ved gassfasepolymerisering. Forholdet hardfase:mykfase kan varieres mellom 90:10 og 30:70.

Propylenpolymerene kan som elastiseringsmiddel også inneholde vanlige hydrogenerte eller ikke-hydrogenerte styren-dien-elastomerer, etylen-propylen-dien-kautsjuk (EPDM), dynamisk vulkaniserte polypropylen-EPDM-blandinger og lineære etylen-kopolymerer med lav densitet (LLDPE og VLDPE).

Dekklaget e) er som regel det bærende lag i de sammensatte formdeler. Dette lag bør derfor hensiktsmessig fremvise en stivhet som er i samsvar med brukskravene, eksempelvis ved anvendelse av høy-isotaktisk polypropylen. Dersom det for å forbedre kuldeslag-seigheten til polymerene tilblandes kautsjuk-andeler, f.eks. av etylen-propylen-kautsjuk, bør disse andeler bare utgjøre 5 til 30 vekt%. For å øke stivheten blir polymerene fortrinnsvis blandet med fyllstoffer, så som talk, kritt, grafitt, kaolin, wollastonitt og/eller forsterkningsmidler så som korte glassfibre. Laget kan også forsterkes med lange glassfibre eller glassfibermatter. Fyllstoffet, henholdsvis forsterkningsmidlet, blir vanligvis anvendt i en mengde fra 10 til 60 vekt%, basert på laget.

Mellomlagene b) og d) i de nye sammensatte formdeler tjener til å forbinde dekklagene med skumplastkjernen. De har en tykkelse mellom 0,05 og 0,5 mm, fortrinnsvis 0,05 til 0,2 mm. De består av en olefinkopolymer som virker som et smelteklebemiddel, og er fortrinnsvis oppbygget av mer enn 50 vekt% etylen og/eller propylen og dessuten et annet a-olefin eller vinylacetat, vinyl-propionat, (met)akrylsyre, (met)akrylsyre-ester av en alkohol med 1 til 8 C-atomer eller andre polymeriserbare monomerer. Spesielt egnet er ter-polymerer av 85 til 95 vekt% propylen, 2 til 10 vekt% etylen og 2 til 8 vekt% av et annet C4-C6-a-olefin. Smeltepunktet til olefin-kopolymeren skal ligge mellom 90 og 140°C, fortrinnsvis mellom 100 og 135°C og spesielt mellom 110 og 130°C. Smeltepunktet skal ligge minst 5°C, fortrinnsvis minst 10°C under smeltepunktet til propylenkopolymeren i kjernelaget c).

Fremstillingen av de nye sammensatte formdeler foregår fordelaktig ved at man går ut fra partikler av skumplast av den type som er beskrevet under c), med en midlere diameter fra 2 til 8 mm, spesielt 3 til 6 mm. Partikkel-diameteren skal vanligvis ikke være større enn 50 til 65% av den ønskede tykkelse på skumplastkjernen. Partiklene blir så fylt i en ikke gasstett innesluttende form i mellomrommet mellom de til formveggene tilpassede lag a) og b) på den ene side og c) og d) på den andre side, eksempelvis under anvendelse av trykkluft. I dette mellomrom innfører man så damp eller varmluft, fortrinnsvis fra siden eller eventuelt også gjennom passende perforeringer i dekklaget, og oppvarmer derved partiklene slik at de mykner, skummer opp og sammensveises med hverandre, hvorved samtidig også mellomlagene b) og d) smelter og sammensveiser skumplastkjernen c) med dekklagene

a) og e) . Etter avkjøling blir f omdelen tatt ut.

Man går fortrinnsvis frem slik at en på forhånd dannet

sammensetning av lagene a) og b) blir innformet i matriksen til forminnretningen ved fastsuging ved vakuum ved 130 til 200°C. Umiddelbart deretter blir matriksen i forminnretningen sammenført med en på forhånd dannet sammensetning tilpasset formveggene av lag e) og det påkasjerte lag d) slik at det blir værende et

mellomrom mellom formhalvdelene, som er noen millimeter sterre enn den ønskede skumplast-tykkelse. Mellomrommet blir deretter fylt med skumplast-partiklene og så oppvarmet med damp eller varmluft, og før eller under oppvarmingen blir formhalvdelene sammenpresset til det endelige omfang. Skumpartiklene blir derved komprimert og sammensveiset med hverandre og med dekklagene til den ferdige formdel.

De nye sammensatte formdeler kan i sine enkelte lag også inneholde vanlige additiver i effektive mengder, så som farvestoffer, pigmenter, fyllstoffer, forsterkningsmidler, flamme-beskyttelsesmidler, formslippmidler, antistatiske midler, stabilisatorer og andre hjelpemidler.

De nye sammensatte formdeler blir fortrinnsvis anvendt i motorkjøretøyer. I tillegg til anvendelse som armaturplater kan de anvendes som støtfangere.

På grunn av vidtgående artslikhet i oppbygningen av de nye sammensatte formdeler er det praktisk mulig med en type-ren resyklisering uten atskillelse i enkeltkomponenter.

Eksempel 1

Sammensatt lag av sammensatte byggedeler for støtfanger

Lag a)

Blanding av 55 vekt% polypropylen og 45 vekt% etylen-propylen-kautsjuk (vekt-forhold 1:1), fremstilt ved trinnvis polymerisering av propylen og en l:l-blanding av propylen og etylen (handelsprodukt Novolen 2900 HX fra BASF AG) , som deretter er underkastet en etterbehandling med en liten mengde av et tverrbindingsmiddel.

Smeltepunkt for hardfase 162"C, MFI (230°C, 2,16 kg) =

1,2 g/10 min., lagtykkelse: 1,8 mm.

Lag b)

Statistisk terpolymer av 92 vekt% propylen, 2 vekt% etylen og 4 vekt% buten-1.

Smeltepunkt 132°C, MFI (230°C, 2,16 kg) = 5,5 g/10 min., lagtykkelse: 0,2 mm.

Lag c)

Skumplast av en statistisk etylen-propylen-kopolymer og

2,2 vekt% etylen med densitet 0,08 g/cm<3>.

Smeltepunkt 147°C, MFI (230°C, 2,16 kg) =7,5 g/10 min., lagtykkelse: 70 mm.

Lag d)

Som lag b, men med lagtykkelse 0,5 mm.

Lag e)

Homopolypropylen

Smeltepunkt: 163°C, MFI (230"C, 2,16 kg) = 70 g/10 min., forsterket med 25 vekt% glassmatter (flokete glassfibre) og 25 vekt% glassfibre, orientert i lengderetningen.

Lagtykkelse: 8 mm.

Lagene a) og b) blir fremstilt som sammensetning ved koekstrudering og blir tilpasset forminnretningsmatriksen ved negativ-dyptrekketeknikk ved 175"C. Lag e) blir fremstilt ved presseteknikk fra plateformet halvemne, og ved dette blir lag d) før pressingen innført i innretningen og blir på denne måte fast forbundet med lag e). Sammensetningen av e) og d) blir perforert med et spikerbrett, for at varm damp skal kunne strømme inn i formen.

Formen, utstyrt med de sammensatte lagene a/b og d/c, blir lukket, hvorved det indre rom fremviser en indre bredde på 70 mm. Det indre rom blir fylt med skumplastpartikler med støpt densitet 0,08 g/cm<3>, og partikkeldiameter på 6 mm, fra en forrådsbeholder som står under et trykk på 1,5 bar. Så blir varm damp av 3,5 bar innført i det indre formrom i 8 sekunder, og formen blir deretter avkjølt med vann. Etter åpning av formen blir de sammensatte deler tatt ut ved hjelp av en utkaster.

Eksempel 2

Armaturplate - av sammensatte byggedeler

Lag a)

Blanding av

50 vekt% Novolen 2900 HX (BASF AG), som er delvis tverrbundet ved oppvarming under tilsetning av 0,4 vekt% Ucarsil PC2A og 0,2 vekt% Ucarsil PC1B (Union Carbide Corp.)- MFI (230°C, 2,16 kg) =

1,2 g/10 min.

20 vekt% VLDPE Norsoflex FW 1900 (fra Enichem)

10 vekt% statistisk terpolymer av 92 vekt% propylen, 2 vekt% etylen og 4 vekt% buten-1 10 vekt% hydrert styren-butadien-kautsjuk Kiaton G1650 (fra Shell)

10 vekt% talk

Smeltepunkt for hardfase 162°C

Lagtykkelse: 1,1 mm.

Lag b)

Som i eksempel 1, lagtykkelse 0,15 mm.

Lag c)

Skumplast av en statistisk etylen-propylen-kopolymer med 2,2 vekt% etylen. Densitet 0,045 g/cm<3>

Smeltepunkt 147"C

Lagtykkelse varierende mellom 4 og 20 mm.

Lag d)

Som lag b).

Lag e)

Homopolypropylen, MFI (230°C, 2,16 kg) = 2,5 g/10 min. Smeltepunkt 163°C. Lagtykkelse: 4 mm, fylt med 40 vekt% talk.

På lag a) som er fremstilt ved kalandrering, blir lag b) påført ved varmekasjering. Sammensetningen blir tilpasset formveggen ved vakuum-dyptrekking.

Et sammensatt lag av d) og e) blir fremstilt ved sprøyte-støpeteknikk, hvorved laget d) blir innført og utsugd i matriksen i sprøytestøpeinnretningen. Deretter blir smeiten for lag e) innsprøytet.

Formen, utstyrt med de sammensatte lagene a/b og d/e, blir lukket i den grad at det indre rom fremviser en indre bredde som er 2 mm større enn den ønskede skumplast-tykkelse. Det indre rom blir fylt med skumplastpartikler med støpt densitet 0,040 g/cm<3>, og partikkeldiameter på 3 mm, fra en forråds-beholder som står under et trykk på 1,5 bar. Formen blir lukket og det blir i 6 sekunder innført damp av 3,5 bar i det indre rom. Etter avkjøling av formen med vann, blir den åpnet og fomdelen tatt ut.

Eksempel 3

Det ble gått frem som i eksempel 2, men det ble som lag e) anvendt et lag fremstilt ved hjelp av presseteknikk fra homopolypropylen, MFI (230°C, 2,16 kg) = 10 g/min., forsterket med 30 vekt% av en matte av flokete glassfibre.

Claims

1. Sjokkabsorberende armaturplater på basis av sammensatte formdeler av propylenpolymer, som inneholder et skumplastkjernelag og stive dekklag, karakterisert ved følgende lagoppbygning: a) et lag med tykkelse 0,5 til 10 mm som inneholder en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165°C, b) et mellomlag med tykkelse 0,05 til 0,5 mm av et smelte-klebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til 140°C, c) et skumplastlag med tykkelse 3 til 200 mm og densitet fra 0,015 til 0,1 g/cm<3> på basis av en propylenkopolymer med smeltepunkt 125 til 155°C, d) et mellomlag med tykkelse 0,05 til 0,5 mm av et smelte-klebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til 140-C, og e) et lag med tykkelse 0,5 til 10 mm som inneholder en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165"C.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av sammensatte formdeler av polypropylen for anvendelse i armaturplater, karakterisert ved at man i en ikke gasstett innesluttende form fyller mellomrommet mellom de til formveggene tilpassede lag a) og b) på den ene side og d) og e) på den andre side med partikler av skumplasten c) med midlere diameter på 2 til 8 mm, og oppvarmer partiklene ved innledning av damp eller varmluft i dette mellomrom, slik at de oppskummes og sammensveises med hverandre, og at mellomlagene b) og d) samtidig smelter og sammensveises med lagene a), c) og e), idet lagene a)-e) er som følger: a) en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165"C, b) et smelte-klebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til 140°C, c) en propylenkopolymer med smeltepunkt 125 til 155°C, d) et smelte-klebemiddel på basis av en olefinkopolymer med smeltepunkt 90 til 140°C, og e) en propylenpolymer med smeltepunkt 130 til 165°C.