WO2015024912A1 - Compositkunststoffteil mit verbesserter adhäsion zwischen den enthaltenen kunststoffkomponenten - Google Patents

Compositkunststoffteil mit verbesserter adhäsion zwischen den enthaltenen kunststoffkomponenten Download PDF

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WO2015024912A1
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Manoranjan Prusty
Andreas Radtke
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Definitions

  • the present invention relates to a composite plastic part (CK) comprising a first plastic component (K1) and a second plastic component (K2) and containing a polyethyleneimine (PEI) for improving the adhesion between K1 and K2. Furthermore, the present invention relates to a method for producing this composite plastic part (CK), a method for improving the adhesion between a first plastic component (K1) and a second plastic component (K2) in a composite plastic part (CK) and the use of polyethyleneimine (PEI) Improvement of the adhesion between a first plastic component (K1) and a second plastic component (K2) in a composite plastic part (CK).
  • PEI polyethyleneimine
  • Fiber-reinforced plastics have been established as materials for many years, which are used in many applications as a replacement for metal parts. Fiber-reinforced sheet-like plastics are therefore also referred to as organic sheets. The use of fiber-reinforced plastics is intended to reduce the weight of the materials used and the manufacturing costs of the materials.
  • fiber-reinforced plastic parts usually a glass, carbon or aramid fiber in the form of a fabric or a fabric is enclosed by a polymer.
  • the fiber-reinforced plastic parts thus obtained can be produced inexpensively, are lightweight compared to comparable metal parts and are characterized by good mechanical properties.
  • Thermosetting polymers were used as polymer components for the first fiber-reinforced plastic parts.
  • fiber-reinforced plastics containing thermoplastics as a polymer component have been developed.
  • fiber-reinforced plastics can be further processed by welding and encapsulation.
  • the welding and encapsulation of endless fiber reinforced plastic sheet-like parts is described for example in Marco Wacker et al., "Welding and encapsulation of organo sheets", KU plastics, Karl Hanser Verlag Kunststoff, born 92 (2002), 6 Behind or overmolding functional elements can be attached to the fiber reinforced plastic sheet parts fiber-reinforced sheet-like plastic preheated prior to insertion into the mold and then encapsulated with a second polymer.
  • first plastic element In order to achieve a good connection between the first plastic part and the second polymer injected into the mold, it is necessary, as described above, to preheat the first plastic element.
  • preheating for example, infrared radiators or ovens can be used.
  • preheating the first plastic element is softened and optionally fused to the surface. The heating can be done outside of the mold. It is also possible to carry out the heating directly in the mold. As a result, deformations of the softened first plastic element can be avoided.
  • US 2008/0176090 A1 describes a composite plastic part which contains a first and a second plastic component. To improve the adhesion, a so-called adhesion promoter layer is used between the first and the second plastic component.
  • the adhesion promoter layer contains ethylene vinyl alcohol copolymers, ethylene vinyl acetate copolymers or ionomers, such as, for example, ethylene-based polymers which have carboxyl groups and in which the carboxyl groups are neutralized with metal ions.
  • the composite plastic parts described in US 2008/0176090 already have good adhesion, but their preparation is complicated due to the need for an additional adhesion promoter layer.
  • US 2012/0027983 describes polyamide composite plastic parts in which the use of a separate adhesion promoter layer is not absolutely necessary.
  • the composite plastic parts also have a first and a second plastic component, wherein at least one of the plastic components contains 1 to 15 wt .-% of a functionalized polyolefin to improve the adhesion between the first and the second plastic component.
  • a functionalized polyolefin for example, polyolefins are used, which are grafted with maleic anhydride.
  • the object of the present invention is therefore to provide a composite plastic part (CK) which has improved adhesion between the plastic components contained in the composite plastic part (CK).
  • the composite plastic part (CK) should be simple and inexpensive to produce and have good mechanical properties.
  • This object is achieved by a composite plastic part (CK) comprising i) a first plastic component (K1) containing ia) a matrix composition (MZ) comprising a polyamide matrix polymer (PAM) and at least one first fiber material (F1) for reinforcement, and ib) a Surface composition (OZ) containing a polyamide surface polymer (PAO) forming a surface of K1, and ii) a second plastic component (K2) containing a polyamide-forming polymer (PAA) and molded to the surface of K1, wherein OZ and / or K2 contains a polyethyleneimine (PEI) to improve adhesion between K1 and K2.
  • PEI polyethyleneimine
  • the composite plastic parts (CK) according to the invention thus have good mechanical properties, in particular a very good adhesion between the first plastic component (K1) and the second plastic component (K2).
  • the composite plastic parts (CK) are simple and inexpensive to produce.
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK) comprising the following steps a) providing a first plastic component (K1) containing a matrix composition (MZ) comprising a polyamide matrix polymer (PAM) and at least one first fiber material (F1) for reinforcing, and ib) has a surface composition (OZ) containing a polyamide surface polymer (PAO) forming a surface of K1, and b) molding a second plastic component (K2) containing a polyamide-forming polymer (PAA) to the Surface of K1, where
  • OZ and / or K2 contains a polyethyleneimine (PEI) to improve the adhesion between K1 and K2.
  • PEI polyethyleneimine
  • the present invention also provides a composite plastic part (CK) obtainable by the process according to the invention.
  • the present invention also provides the use of polyethyleneimine (PEI) for improving the adhesion between a first plastic component (K1) and a second plastic component (K2) in a composite plastic part (CK), wherein CK i) comprises a first plastic component (K1) ia) a matrix composition (MZ) comprising a polyamide matrix polymer (PAM) and at least one first fiber material (F1) for
  • OZ and / or K2 contains a polyethyleneimine (PEI) to improve the adhesion between K1 and K2.
  • PEI polyethyleneimine
  • Another object of the present invention is a method for improving the adhesion between a first plastic component (K1) and a second plastic component (K2) in a composite plastic part (CK) comprising the following steps a) providing a first plastic component (K1) comprising a matrix composition ( MZ) containing a polyamide matrix polymer (PAM) and at least one first fiber material (F1) for reinforcement, and ib) a surface composition (OZ) containing a polyamide surface polymer (PAO) and forming a surface of K1, and
  • K2 a second plastic component containing a polyamide anformungspolymer (PAA), to the surface of K1, wherein
  • OZ and / or K2 contains a polyethyleneimine (PEI) to improve the adhesion between K1 and K2.
  • PEI polyethyleneimine
  • the first plastic component (K1) is also abbreviated to K1 below.
  • the matrix composition (MZ) is also referred to below as MZ 10 for short.
  • the polyamide matrix polymer (PAM) is also referred to below as PAM.
  • the first fiber material (F1) is also abbreviated to F1 below.
  • the surface composition (OZ) is also abbreviated to OZ below.
  • the polyamide surface polymer (PAO) is also referred to below as PAO.
  • the matrix composition (MZ) contains a polyamide matrix polymer (PAM) and at least one first fiber material (F1) for reinforcement.
  • PAM polyamide matrix polymer
  • F1 first fiber material
  • polyamide matrix polymer PAM
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAM polyamide matrix polymer
  • F1 first fiber material
  • Suitable polyamide matrix polymers (PAM) generally have a viscosity number of from 90 to 350, preferably from 10 to 240 ml / g. The determination of the viscosity number is carried out from a 0.5 wt .-% solution of the polyamide matrix polymer (PAM) in 35 96 wt .-% sulfuric acid at 25 ° C according to ISO 307th
  • polyamide matrix polymers semicrystalline or amorphous polyamides are preferred.
  • Suitable polyamide matrix polymers have a weight average molecular weight (M w ) in the range of 500 to 2,000,000 g / mol. The average molecular weight (M w ) is determined by means of light scattering according to AMST D4001.
  • polyamide matrix polymers for example, polyamides are suitable which are derived from lactams having 7 to 13 ring members.
  • polyamide matrix polymer polyamides obtained by reacting dicarboxylic acids with diamines are further suitable.
  • polyamides derived from lactams include polyamides derived from polycaprolactam, polycapryl lactam and / or polylaurolactam.
  • dicarboxylic acids which can be used are dicarboxylic acid alkanes having 6 to 36 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms.
  • aromatic dicarboxylic acids are suitable.
  • dicarboxylic acids examples include adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid and terephthalic acid and / or isophthalic acid.
  • Suitable diamines are, for example, alkanediamines having 6 to 36 carbon atoms, in particular alkanediamines having 6 to 12 carbon atoms, and aromatic diamines, for example m-xylylenediamine, di (4-aminophenyl) methane, di (4-aminocyclohexyl) -methane, 2, 2-di- (4-aminophenyl) -propane, 2,2-di- (4-aminocyclohexyl) -propane or 1, 5-diamino-2-methyl-pentane.
  • aromatic diamines for example m-xylylenediamine, di (4-aminophenyl) methane, di (4-aminocyclohexyl) -methane, 2, 2-di- (4-aminophenyl) -propane, 2,2-di- (4-aminocyclohexyl) -propane or 1, 5-diamino-2
  • Preferred as polyamide matrix polymers are suitable Polyhexamethylenadipinklamid, Polyhexamethylensebacin Textreamid and polycaprolactam and copolyamide 6/66, in particular in a proportion of 5 to 95 wt .-% of caprolactam units.
  • PAM polyamides which are obtainable by copolymerization of two or more of the monomers mentioned above and below, or mixtures of several polyamides, the mixing ratio being arbitrary. Particular preference is given to mixtures of polyamide 66 with other polyamides, in particular copolyamide 6/66. Furthermore, partially aromatic copolyamides, such as PA 6 / 6T and PA 66 / 6T, have proven to be particularly advantageous as PAMs whose triamine content is less than 0.5%, preferably less than 0.3% by weight.
  • PA 46 tetramethylenediamine, adipic acid
  • PA 66 hexamethylenediamine, adipic acid
  • PA 69 hexamethylene diamine, azelaic acid
  • PA 610 hexamethylenediamine, sebacic acid
  • PA 612 hexamethylenediamine, decanedicarboxylic acid
  • PA 613 hexamethylenediamine, undecanedicarboxylic acid
  • PA 1212 1, 12-dodecanediamine, decanedicarboxylic acid
  • PA 1313 1, 13-diaminotridecane, undecanedicarboxylic acid
  • PA 6T hexamethylenediamine, terephthalic acid
  • PA MXD6 m-xylyenediamine, adipic acid
  • PA 6I hexamethylenediamine, isophthalic acid
  • PA 6-3-T trimethylhexamethylenediamine, terephthalic acid
  • PA 6 / 6T (see PA 6 and PA 6T)
  • PA 6/66 (see PA 6 and PA 66)
  • PA 6/12 see PA 6 and PA 12
  • PA 66/6/610 see PA 66, PA 6 and PA 610)
  • PA 6I / 6T see PA 61 and PA 6T
  • PA PA PACM 12 diaminodicyclohexylmethane, laurolactam
  • PA 6I / 6T / PACM such as PA 6I / 6T + diaminodicyclohexylmethane
  • PA 12 / MACMI laurolactam dimethyldiaminodicyclohexylmethane, isophthalic acid
  • PA 12 / MACMT laurolactam dimethyldiaminodicyclohexylmethane, terephthalic acid
  • the subject of the present invention is therefore also a composite plastic part (CK) in which the polyamide matrix polymer (PAM) is at least one polyamide from the group consisting of PA 4, PA 6, PA 7, PA 8, PA 9, PA 1 1, PA 12, PA 46, PA 66, PA 69, PA 610, PA 612, PA 613, PA 1212, PA1313, PA 6T, PA MXD6, PA 61, PA 6-3-T, PA 6/6 T, PA 6/66, PA 6/12, PA 66/6/610, PA 6I / 6T, PA PACM 12, PA 6I / 6T / PACM, PA 12 / MACMI, PA 12 / MACMT, PA PDA-T and copolyamides of two or more of the aforementioned polyamides.
  • PAM polyamide matrix polymer
  • the polyamide matrix polymer (PAM) is a polyamide selected from the group consisting of PA6, PA66 and copolyamides of PA6 and PA66.
  • the polyamide matrix polymer (PAM) is PA6.
  • the polyamide matrix polymer (PAM) is PA66. In another preferred embodiment, the polyamide matrix polymer (PAM) is PA6 / 66.
  • the PAM may further contain other conventional additives such as impact modifiers, lubricants, UV stabilizers and process stabilizers.
  • suitable materials for the first fiber material (F1) are carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, potassium titanate fibers, boron fibers, mineral fibers (such as basalt fibers) and metallic fibers (such as steel fibers or copper fibers).
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which the first fiber material (F1) is an endless fiber material.
  • the present invention also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the first fiber material (F1) is an endless fiber material.
  • continuous fiber material and “continuous fiber” are used synonymously below.
  • an endless fiber is understood to mean a linear structure according to DIN 60 000 of practically unlimited length, which can be processed textile.
  • An endless fiber is also called a filament.
  • the term filament is used in textile technology. Under filament (endless fiber) is therefore one on Chemical or technical way generated, practically endless, fiber according to DIN 60 001 T 2 (December 1974) understood.
  • first fiber material (F1) continuous glass fibers are preferred.
  • the continuous fibers can be used in the form of a knitted fabric, a knitted fabric or a fabric. It is also possible to use uni-directional continuous fibers. Such monofilament continuous fibers are also referred to as monofilaments.
  • uni-directional continuous fibers a multiplicity of endless glass fibers used in parallel are used.
  • unidirectional layers of continuous fibers aligned parallel to one another are preferably used.
  • the first fiber material (F1) has an elementary unidirectional layer (UD layer). Above and / or below the elemental UD layer, a further UD layer is arranged, in which the direction of the endless fibers is rotated by, for example, 90 ° to the fiber direction of the elemental UD layer.
  • the first fiber material (F1) contains several layers (for example three, four, five or six layers) in which the directions of the fibers of the respective layers are each rotated by 90 °, for example.
  • the angle at which the individual unidirectional layers are twisted relative to one another in the case of bi- or more-directional layers can vary within wide ranges, for example in the range of ⁇ 10 ° to ⁇ 90 °.
  • the continuous fibers can each be used individually. It is also possible to individually interweave the continuous fibers or to interweave individual endless fiber bundles.
  • the continuous fibers can also be used in the form of a fleece or a felt. Suitable continuous fiber materials are known to the person skilled in the art. Particularly preferred continuous fiber materials are glass fibers and carbon fibers. Particularly preferred are continuous glass fibers and continuous carbon fibers having a fiber diameter in the range of 9 to 34 ⁇ .
  • the matrix composition (MZ) may contain other conventional additives besides the polyamide matrix polymer (PAM) and the first fiber material (F1). Suitable additives are, for example, UV stabilizers, lubricants, nucleating agents, dyes, plasticizers. Suitable further additives are described, for example, in WO 2010/076145. Also, the surface composition (OZ) and the second plastic component (K2) may contain other conventional additives, as described for example in WO 2010/076145.
  • the further additives are generally present in amounts of from 0 to 5% by weight, based on the total weight of the polyamide matrix material (PAM) in the matrix composition (MZ), or based on the total weight of the polyamide surface polymer (PAO) in the surface composition (OZ ) or based on the total weight of the polyamide molding polymer (PAA) of the second plastic component (K2).
  • the matrix composition (MZ) may also contain a polyethyleneimine (PEI).
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) which contains a polyethyleneimine (PEI) in the matrix composition (MZ).
  • the present invention furthermore relates to a composite plastic part (CK) which contains a polyethyleneimine (PEI) in the surface composition (OZ), in the matrix composition (MZ) and in the second plastic component (K2).
  • the present invention also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the matrix composition (MZ) comprises a polyethyleneimine (PEI).
  • MZ matrix composition
  • PEI polyethyleneimine
  • the present invention also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which OZ, MZ and K2 contain polyethyleneimine (PEI).
  • CK composite plastic part
  • OZ, MZ and K2 contain polyethyleneimine (PEI).
  • OZ, MZ and K2 contain the same polyethylenimine (PEI).
  • the matrix composition (MZ) generally contains
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PEI polyethyleneimine
  • the matrix composition (MZ) contains no polyethyleneimine (PEI).
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which the matrix composition (MZ) contains no polyethyleneimine (PEI).
  • the present invention also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the matrix composition (MZ) contains no polyethyleneimine (PEI).
  • the manufacturing cost of the composite plastic part (CK) can be reduced.
  • the term "no polyethylenimine (PEI) contains” is understood according to the invention that no polyethylenimine (PEI) is added to the matrix composition (MZ)
  • the matrix composition (MZ) may contain small amounts of polyethylenimine (PEI), which may be used during the manufacturing process of the
  • the matrix composition (MZ) contains at most 5% by weight, preferably at most 1% by weight, and more preferably not more than 0.1% by weight, of the total amount of polyethyleneimine (PEI) contained in the composite plastic part (CK).
  • the surface composition (OZ) contains a polyamide surface polymer (PAO) and forms a surface of the first plastic component (K1).
  • PAO polyamide surface polymer
  • K1 first plastic component
  • a surface is understood to mean both exactly one surface and two or more surfaces.
  • PAO polyamide surface polymer
  • the surface composition (OZ) can locally form the surface of the first plastic component (K1) at a predetermined position. It is also possible that the surface composition (OZ) completely encloses the matrix composition (MZ). For the preferred case of a composite composite plastic part (CK), the surface composition (OZ) may form a surface on top of the matrix composition (MZ) and / or on the bottom of the matrix composition (MZ).
  • the surface composition (OZ) forms a surface only on the top side or only on the underside of the matrix composition (MZ)
  • the surface composition (OZ) forms 10% to 50% of the total surface area of the first plastic component (K1), preferably 30 to 50% and more preferably 40 to 50% of the total surface area of the first plastic component (K1).
  • the surface composition (OZ) forms greater than 50% to 100% of the total surface area of the first plastic component (K1), preferably 80 to 100%. and more preferably 90 to 100% of the total surface area of the first plastic component (K1).
  • polyamide surface polymer there can be used polyamides as described above for the polyamide matrix polymer (PAM).
  • PAM polyamide matrix polymer
  • the polyamide surface polymer (PAO) generally contains no fiber material (F1).
  • the polyamide surface polymer (PAO) may optionally contain further additives as described above for the polyamide matrix polymer (PAM).
  • the surface composition (OZ) contains no fiber material (MZ).
  • the surface composition (OZ) as the polyamide surface polymer (PAO) contains the same polyamide polymer as the polyamide matrix polymer (PAM).
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAO polyamide surface polymer
  • PAO polyamide surface polymer
  • PAM polyamide matrix polymer
  • the first fiber material (F1) is used to produce the first plastic component (K1).
  • the first plastic component (K1) is used to produce the first plastic component (K1).
  • PAM polyamide matrix polymer
  • the polyamide matrix polymer (PAM) is brought into contact, for example in the form of a melt, with the first fiber material (F1).
  • Another possibility for the production of the first plastic component (K1) is the powder preimpregnation or lamination of the first fiber material (F1) with films of the polyamide matrix polymer (PAM) and subsequent melting and compression of the film (s) or applied powder to form the first plastic component (K1 ).
  • the various methods for producing the first plastic component (K1) are known in principle to the person skilled in the art and are described, for example, in R. Stolze, Kunststoffe 78, 1988, pages 126 to 131 and in M. Wacker, G.W. Ehrenstein, C. Obermann, Kunststoffe 92, 2002, pages 78 to 81 described.
  • the plastic component (K1) has a layered structure. This structure is also called a sandwich structure. In the case of a sandwich structure, the plastic component (K1) has a multiplicity of layers of the first fiber material (F1). In the present case, a multiplicity is generally understood to mean 2 to 20 layers of the first fiber material (F1). Formally between each two adjacent layers of the first fiber material (F1) is at least one polymer layer in the sandwich structure. These polymer layers may be formed from the polyamide matrix polymer (PAM) or from the polyamide surface polymer (PAO). For this embodiment, the general conventions and preferences with respect to K1, F1, PAM and PAO apply accordingly. In the case of a sandwich structure, this may contain 1 to 20, preferably 2 to 10 and more preferably 2 to 6 layers of the first fiber material (F1).
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAO polyamide surface polymer
  • sandwich structure is known per se to the person skilled in the art and can be accomplished, for example, by lamination.
  • the production is described below using the example of a sandwich structure comprising two layers of the first fiber material (F1).
  • F1 first fiber material
  • the materials are brought together in the order listed below and then combined, preferably under pressure and heating:
  • a film of PAO, a layer of F1, a film of PAM, a layer of F1 and a film of PAO is a film of PAO, a layer of F1, a film of PAM, a layer of F1 and a film of PAO.
  • the joining can be done for example under heating and pressure.
  • the abovementioned materials can be supplied, for example, to a heatable roller press in which the joining takes place.
  • the polyamide matrix polymer (PAM) used as the middle layer melts.
  • the adjacent layers of the first fibrous material (F1) are impregnated by the polyamide matrix polymer (PAM).
  • the matrix composition (MZ) forms from the polyamide matrix polymer (PAM) film and the two layers of the first fiber material (F1).
  • the sandwich structure obtained as the first plastic component (K1) thus has formally the following layer structure: PAO, F1, PAM, F1 and PAO.
  • F1, PAM and F1 formally form the matrix composition (MZ).
  • the matrix composition thus consists of fiber material (F1) impregnated on both sides with the polyamide matrix polymer (PAM) in between.
  • the two mats of first fiber material (F1) in the first plastic component (K1) may touch.
  • the polyethyleneimine (PEI) is generally added to the polyamide matrix polymer (PAM) and / or the polyamide surface polymer (PAO).
  • POM polyamide matrix polymer
  • PAO polyamide surface polymer
  • conventional mixing devices such as extruders, are used.
  • PEI polyethylenimine
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAO polyamide surface polymer
  • the second plastic component (K2) contains a polyethyleneimine (PEI)
  • a polyethyleneimine (PEI) need not necessarily be included.
  • the composite plastic part (CK) generally contains from 0.01 to 5% by weight of a polyethyleneimine (PEI), based on the total weight of the composite plastic part (CK).
  • the composite plastic part (CK) preferably contains 0.1 to 1% by weight of polyethyleneimine (PEI), based on the total weight of the composite plastic part (CK).
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which the composite plastic part (CK) contains 0.01 to 5% by weight of polyethyleneimine (PEI), based on the total weight of the composite plastic part (CK).
  • PEI polyethyleneimine
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the composite plastic part (CK) contains from 0.01 to 5% by weight of polyethyleneimine (PEI), based on the total weight of the composite plastic part (CK).
  • polyethyleneimines (PEI) are understood as meaning both homopolymers and copolymers which are obtainable, for example, by the processes in Ullmann (Electronic Release) under the heading "aziridines" or according to WO-A 94/12560.
  • the homopolymers are generally obtainable by polymerization of ethyleneimine (aziridine) in aqueous or organic solution in the presence of acid-releasing compounds, acids or Lewis acids.
  • Such homopolymers are branched polymers, which usually contain primary, secondary and tertiary amino groups in the ratio of about 30% to 40% to 30%.
  • the distribution of the amino groups can generally be determined by means of 13 C-NMR spectroscopy. This is preferably 1: 0, 8: 0.5 to 1: 1, 3: 8, in particular 1: 1, 1: 0.8 to 1: 1.
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which the polyethyleneimine (PEI) contains primary, secondary and tertiary amino groups, wherein the ratio of primary to secondary to tertiary amino groups in the range of 1: 0.8: 0.5 to 1: 1, 3: 0.8.
  • PEI polyethyleneimine
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the polyethyleneimine (PEI) contains primary, secondary and tertiary amino groups, wherein the ratio of primary to secondary to tertiary amino groups in the range of 1: 0.8 : 0.5 to 1: 1, 3: 0.8.
  • Comonomers used are preferably compounds which have at least two amino functions. Examples of suitable comonomers are alkylenediamines having 2 to 10 C atoms in the alkylene radical, with ethylenediamine and propylenediamine being preferred.
  • Suitable comonomers are diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dipropylenetriamine, tripropylenetriamine, diehexamethylenetriamine, aminopropylethylenediamine and bisaminopropylethylenediamine.
  • Polyethyleneimines usually have a weight-average molecular weight (weight average) Mw of 600 to 3,000,000, preferably 700 to 2,000,000.
  • the preferred M w is from 800 to 50,000, especially from 1 100 to 25 000.
  • the weight average molecular weight M w is determined by light scattering according to ASTM D4001.
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which the polyethyleneimine (PEI) has a weight-average molecular weight M w in the range from 600 to 300,000 g / mol.
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which the polyethyleneimine (PEI) has a weight-average molecular weight M w in the range from 600 to 300,000 g / mol.
  • crosslinked polyethyleneimines (PEI) which are obtainable by reaction of polyethyleneimines (PEI) with bifunctional or polyfunctional crosslinkers having as functional group at least one halohydrin, glycidyl, aziridine, isocyanate unit or a halogen atom are suitable.
  • PEI crosslinked polyethyleneimines
  • EP-A 895 521 and EP-A 25 515 Processes for the preparation of crosslinked polyethyleneimines (PEI) are known inter alia from the abovementioned publications and EP-A 895 521 and EP-A 25 515.
  • grafted polyethyleneimines (PEI) are suitable, wherein all compounds which can react with the amino or imino groups of the polyethyleneimines (PEI) can be used as the grafting agent.
  • Suitable grafting agents and processes for the preparation of grafted polyethyleneimines (PEI) can be found, for example, in EP-A 675 914.
  • suitable polyethyleneimines (PEI) in the context of the invention are amidated polymers which are usually obtainable by reaction of polyethyleneimines (PEI) with carboxylic acids, their esters or anhydrides, carboxylic acid amides or carboxylic acid halides.
  • the amidated polymers can be subsequently crosslinked with said crosslinkers.
  • alkoxylated polyethyleneimines (PEI) which are obtainable, for example, by reacting polyethyleneimine (PEI) with ethylene oxide and / or propylene oxide. Such alkoxylated polymers are also crosslinkable.
  • PEI polyethyleneimines
  • PEI polyethyleneimines
  • Methods for preparing such polyethyleneimines (PEI) are known to those skilled in the art.
  • PEI polyethyleneimines
  • hyperbranched polyethyleneimines PEI
  • DB degree of branching of polyethyleneimine (PEI) is in the range of 10 to 99%, preferably in the range of 50 to 99%, and more preferably in the range of 60 to 99%.
  • PEI polyethyleneimine
  • PEI polyethylenimine
  • the second plastic component (K2) contains a polyamide molding polymer (PAA).
  • PAA polyamide molding polymer
  • PAA polyamide molding polymer
  • PAA polyamide molding polymer
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAA polyamide molding polymer
  • Polyamide matrix polymer (PAM) can be used. It is also possible for that
  • PAA Polyamidanformungspolymer
  • PAM polyamide matrix polymer
  • PAA polyamide-forming polymer
  • PAA may contain other conventional additives as described above in PAO and PAM.
  • the polyamide-forming polymer may also contain a polyethyleneimine (PEI).
  • PEI polyethyleneimine
  • the second plastic component K2 must necessarily contain a polyethyleneimine (PEI).
  • Both OZ and K2 preferably contain a polyethyleneimine (PEI).
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which OZ and K2 contain polyethyleneimine (PEI).
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK) in which OZ and K2 contain polyethyleneimine (PEI).
  • CK composite plastic part
  • PEI polyethyleneimine
  • K2 may contain the same polyethylenimine (PEI) as the OZ. It is also possible that K2 contains a polyethylenimine (PEI) other than OZ.
  • PEI polyethylenimine
  • the formulations and preferences for the polyethyleneimine (PEI) as made above for surface composition (OZ) apply accordingly.
  • the polyethyleneimine (PEI) is preferably also blended in the polyamide-forming polymer (PAA).
  • PAA polyamide-forming polymer
  • known mixing devices such as extruders, can be used.
  • the second plastic component (K2) also contains a fiber material for reinforcement.
  • the present invention thus also relates to a composite plastic part (CK) in which K2 contains a second fiber material (F2).
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK), in which K2 contains a second fiber material (F2).
  • this second fiber material is carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, potassium titanate fibers, boron fibers, mineral fibers (such as basalt fibers) and metallic fibers (such as steel or copper fibers).
  • Endless fibers are not suitable as second fiber material (F2).
  • second fiber material (F2) glass fibers (short glass fibers) are preferred. These glass fibers can be mixed with an extruder into a polyamide melt, for example.
  • the subject matter of the present invention is thus also a composite plastic part (CK) in which the second fiber material (F2) is a short fiber material.
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK), in which the second fiber material (F2) is a short fiber material.
  • the second fiber material (F2) used are preferably fibers which can be mixed into the polyamide molding polymer (PAA) by means of suitable mixing devices.
  • the second plastic component (K2) may optionally contain further additives.
  • the additives mentioned above for MZ or OZ can be used.
  • the first plastic component (K1) is generally placed in a mold. In this case, it is possible, for example, to preform the first plastic component (K1) in a preceding step in a first tool and to subsequently insert the preform thus produced into the molding tool. This is possible in particular when the first plastic component (K1) is a flat plastic element.
  • first plastic component (K1) it is also possible to reshape the first plastic component (K1) directly in the mold. However, it is preferred to preform the first plastic component (K1) in a first tool and to subsequently insert the preform into the mold.
  • first plastic component (K1) prior to insertion into the mold or, alternatively, to heat the first plastic component (K1) in the mold.
  • the mold has a temperature in the range of 40 to 210 ° C, in particular in the range of 80 to 120 ° C, on.
  • the first plastic component (K1) is preferably heated to a temperature of 30 to 190 ° C, in particular in the range of 120 to 170 ° C prior to insertion into the mold.
  • the second plastic component (K2) is introduced into the mold.
  • the second plastic component (K2) is integrally formed on the surface of the first plastic component (K1).
  • This molding is also referred to as "overmolding.”
  • molding means the partial molding of the second plastic component (K2) onto parts of the first plastic component (K1). K2) understood.
  • the second plastic component (K2) can be formed either locally at predetermined positions on the first plastic component (K1). Moreover, it is also possible to completely or partially enclose the first plastic component (K1) with the second plastic component (K2).
  • the second plastic component (K2) For molding, the second plastic component (K2), according to methods known in the art, usually melted and injected into the mold.
  • PEI polyethyleneimine
  • improved adhesion is achieved between the first plastic component (K1) and the second plastic component (K2) in the composite plastic part (CK).
  • the present invention thus also provides a process for producing a composite plastic part (CK), in which K1 is introduced into a mold in step a) and K2 is injected into the mold in a molten state in step b).
  • CK composite plastic part
  • the composite plastic part (CK) produced in this way can subsequently be subjected to further processing steps. This includes, for example, further forming steps and surface treatments of the composite plastic part (CK) in order to refine its surface.
  • the temperature at the surface of the first plastic component (K1) is above the melting temperature of the polyamide surface polymer (PAO).
  • the first plastic component (K1) is usually heated.
  • the heating of the first plastic component (K1) can be carried out as described above, directly in the mold.
  • the first plastic component (K1) can also be heated outside the mold.
  • the pressure with which the second plastic component (K2) is introduced into the mold depends on the flow direction of the melt of the second plastic component (K2). For this are known in the art per se known methods for injection molding and extruding and adhered to the usual pressures there.
  • polyamides (PA6) with relative viscosities (RV) of 2.1 to 2.9 are used.
  • Lupasol WF from BASF SE is compounded into these polyamides by means of an extruder.
  • Lupasol WF is a polyethylenimine with the CAS No .: 9002-98-6 with a molar mass of about 25 000 g / mol.
  • the amounts of Lupasol WF used are given in the following tables.
  • the relative viscosity was measured according to ISO307.
  • the Lupasol WF amounts are given in percent by weight, based on the total weight of the polyamide used of the matrix composition (MZ) or the surface composition (OZ), each without fiber material.
  • the obtained polyamide matrix polymer (PAM) was ground to a fine powder by milling. This powder was subsequently applied to a woven continuous fiber mat (first fiber material (F1)) and melted.
  • the obtained polyamide surface polymer (PAO) was ground to a fine powder by grinding.
  • another woven endless fiber mat On the woven continuous fiber mat, on which the polyamide matrix polymer (PAM) has been melted, another woven endless fiber mat (first fiber material (F1)) was applied.
  • the polyamide surface polymer (PAO) powder was subsequently applied to the further woven continuous fiber mat and melted. Subsequently, the woven continuous fiber mats were treated under pressure and at a temperature higher than the melting temperature of the polyamide matrix polymer (PAM) and the polyamide surface polymer (PAO) to prepare the first plastic component (K1).
  • the composition of the matrix composition (MZ) and the surface composition (OZ) of the first plastic part are given in Table 1 below.
  • a second plastic component (K2) was subsequently formed.
  • a polyamide (PA6) was used as the polyamide molding polymer (PAA).
  • the polyamides used had relative viscosities (RV) of 2.1 to 2.9.
  • the second plastic component (K2) was added via an extruder Lupasol WF.
  • the amounts of Lupasol WF used are shown in Table 2.
  • the weight data shown there indicate the percentages by weight, based on the total weight of the polyamide molding polymer (PAA) used.
  • the first plastic component (K1) was placed in a mold and heated.
  • the second plastic component (K2) was subsequently melted and injected into the mold.
  • plastic component (K1) a sample body having a surface area of 4 by 5 cm was used. On this surface, a plastic component (K2) was formed, which was 4 cm long and 0.4 cm wide. The adhesion surface between K1 and K2 was thus 4 times 0.4 cm.
  • composition of the second plastic component (K2) is given in Table 2.
  • Example 1 a) and Example 3a) are comparative examples, since in this composite plastic part (CK) neither the surface composition (OZ) nor the second plastic component (K2) contains a polyethyleneimine (Lupasol WF).
  • the surface composition (OZ) contains no Lupasol WF.
  • the second plastic component (K2) contains Lupasol WF.
  • both OZ and K2 contain Lupasol WF.
  • OZ and K2 also contain Lupasol WF.
  • the adhesion between the plastic components was determined by measuring the tensile strength (MPa). The tensile strength was measured by a tensile test, measuring the force necessary to separate the plastic components (K1) and (K2) of the composite plastic part (CK). For this purpose, the force was increased at a speed of 5mm per minute.
  • the examples show that the adhesion between the first plastic component (K1) and the second plastic component (K2) is markedly improved by the use of a polyethyleneimine (PEI) if the surface composition (OZ) of the first plastic component (K1) and / or the second Plastic component (K2) contains a polyethyleneimine (PEI).
  • PEI polyethyleneimine
  • PA6 relative viscosity

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Compositkunststoffteil (CK), das eine erste Kunststoffkomponente (K1) und eine zweite Kunststoffkomponente (K2) aufweist und ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Compositkunststoffteils (CK), ein Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK) sowie die Verwendung von Polyethylenimin zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK).

Description

Compositkunststoffteil mit verbesserter Adhäsion zwischen den enthaltenen Kunststoffkomponenten
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Compositkunststoffteil (CK), das eine erste Kunststoffkomponente (K1 ) und eine zweite Kunststoffkomponente (K2) aufweist und ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Compositkunststoffteils (CK), ein Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK) sowie die Verwendung von Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK).
Faserverstärkte Kunststoffe haben sich seit einigen Jahren als Werkstoffe etabliert, die in vielen Anwendungsbereichen als Ersatz für Metallteile eingesetzt werden. Faserverstärkte flächige Kunststoffe werden daher auch als Organobleche bezeichnet. Durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen sollen das Gewicht der eingesetzten Werkstoffe und die Herstellungskosten der Werkstoffe reduziert werden. In faserverstärkten Kunststoffteilen wird üblicherweise eine Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfaser in Form eines Geleges oder eines Gewebes von einem Polymer umschlossen. Die so erhaltenen faserverstärkten Kunststoffteile sind kostengünstig herstellbar, sind gegenüber vergleichbaren Metallteilen leicht und zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften aus.
Für die ersten faserverstärkten Kunststoffteile wurden als Polymerkomponenten duroplastische Polymere eingesetzt. Um eine größere Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Verarbeitung und Weiterverarbeitung sowie der mit faserverstärkten Kunststoffen herstellbaren Formen zu erreichen, wurden faserverstärkte Kunststoffe entwickelt, die Thermoplasten als Polymerkomponente enthalten.
Um die Gestaltungsfreiheit und die konstruktiven Möglichkeiten weiter zu erhöhen, können faserverstärkte Kunststoffe durch Schweißen und Umspritzen weiter verarbeitet werden. Das Schweißen und Umspritzen von endlosfaserverstärkten flächigen Kunststoffteilen ist beispielsweise in Marco Wacker et.al.,„Schweißen und Umspritzen von Organoblechen", KU-Kunststoffe, Karl Hanser Verlag München, Jahrgang 92 (2002), 6 beschrieben. Durch die dort beschriebenen Verfahren zum Hinter- beziehungsweise Umspritzen können Funktionselemente an die faserverstärkten flächigen Kunststoffteile angebracht werden. Hierzu wird der faserverstärkte flächige Kunststoff vor dem Einlegen in das Formwerkzeug vorgeheizt und anschließend mit einem zweiten Polymer umspritzt.
Um eine gute Verbindung zwischen dem ersten Kunststoffteil und dem zweiten Polymer, das in das Formwerkzeug eingespritzt wird, zu erzielen, ist es wie vorstehend beschrieben, notwendig, das erste Kunststoffelement vorzuwärmen. Für das Vorwärmen können beispielsweise Infrarotstrahler oder Öfen eingesetzt werden. Durch das Vorwärmen wird das erste Kunststoffelement erweicht und gegebenenfalls an der Oberfläche angeschmolzen. Die Erwärmung kann dabei außerhalb des Formwerkzeugs erfolgen. Es ist auch möglich, die Erwärmung direkt im Formwerkzeug durchzuführen. Hierdurch können Verformungen des erweichten ersten Kunststoffelements vermieden werden.
Um eine ausreichend große Festigkeit der Verbindung (Adhäsion) zwischen dem ersten Kunststoffelement und dem zweiten Kunststoffelement zu erreichen, ist ein ausreichend tiefes Anschmelzen der Oberfläche des ersten Kunststoffelements notwendig, damit eine stabile Schweißverbindung entsteht. Aufgrund der bevorzugten Erwärmung des ersten Kunststoffelements im Formwerkzeug ist eine hohe Taktzeit erforderlich, bis das fertige Formteil aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann, da eine Entnahme in der Regel erst dann möglich ist, wenn das Polymer des ersten Kunststoffelements sowie die Polymere, die als Komponente des zweiten Kunststoffelements in das Formteil eingespritzt werden, soweit erstarrt sind, dass das Formteil formstabil ist. Hierzu wird das Formwerkzeug vor der Entnahme des fertigen Formteils üblicherweise gekühlt.
Die US 2008/0176090 A1 beschreibt ein Compositkunststoffteil, das eine erste und eine zweite Kunststoffkomponente enthält. Zur Verbesserung der Adhäsion wird zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffkomponente eine sogenannte Haftvermittlerschicht eingesetzt. Die Haftvermittlerschicht enthält dabei Ethylenvinylalkoholcopolymere, Ethylenvinylacetatcopolymere oder lonomere, wie beispielsweise ethylenbasierte Polymere, die Carboxylgruppen aufweisen und in denen die Carboxylgruppen mit Metallionen neutralisiert sind. Die in der US 2008/0176090 beschriebenen Compositkunststoffteile weisen bereits gute Adhäsion auf, ihre Herstellung ist aufgrund der Notwendigkeit einer zusätzlichen Haftvermittlerschicht jedoch aufwändig.
Die US 2012/0027983 beschreibt Polyamidcompositkunststoffteile, bei denen der Einsatz einer separaten Haftvermittlerschicht nicht zwingend erforderlich ist. Die Compositkunststoffteile weisen ebenfalls eine erste und eine zweite Kunststoffkomponente auf, wobei mindestens eine der Kunststoffkomponenten 1 bis 15 Gew.-% eines funktionalisierten Polyolefins zur Verbesserung der Adhäsion zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffkomponente enthält. Als funktionalisierte Polyolefine werden beispielsweise Polyolefine eingesetzt, die mit Maleinsäureanhydrid gepfropft sind.
Die vorstehend beschriebenen Compositkunststoffteile weisen bereits zufriedenstellende Adhäsionen zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffkomponente auf. Dennoch besteht ein Bedarf an Alternativen sowie verbesserten Verfahren.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Compositkunststoffteil (CK) bereitzustellen, das eine verbesserte Adhäsion zwischen den im Compositkunststoffteil (CK) enthaltenen Kunststoffkomponenten aufweist. Das Compositkunststoffteil (CK) soll einfach und kostengünstig herstellbar sein und gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Compositkunststoffteil (CK) enthaltend i) eine erste Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und ii) eine zweite Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält und an die Oberfläche von K1 angeformt ist, wobei OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
Es wurde überraschend festgestellt, dass die Verwendung von Polyethylenimin (PEI) in der Oberflächenzusammensetzung (OZ) und/oder der zweiten Kunststoffkomponente (K2) zu einer Verbesserung der Adhäsion zwischen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und der zweiten Kunststoffkomponente (K2) führt. Die erfindungsgemäßen Compositkunststoffteile (CK) weisen somit gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine sehr gute Adhäsion zwischen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und der zweiten Kunststoffkomponente (K2) auf. Die Compositkunststoffteile (CK) sind einfach und kostengünstig herstellbar. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und b) Anformen einer zweiten Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält, an die Oberfläche von K1 , wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Compositkunststoffteil (CK) erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung von Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK), wobei CK i) eine erste Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamid- matrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur
Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und eine zweite Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält und an die Oberfläche von K1 angeformt ist, wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK) umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamid oberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und
Anformen einer zweiten Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid anformungspolymer (PAA) enthält, an die Oberfläche von K1 , wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält. Die nachfolgenden Ausführungen und Bevorzugungen im Hinblick auf das Compositkunststoffteil (CK) gelten für das Verfahren zu dessen Herstellung, die Verwendung von Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion sowie das Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion entsprechend.
5
Erste Kunststoffkomponente (KD
Die erste Kunststoffkomponente (K1 ) wird nachfolgend auch verkürzt als K1 bezeichnet. Die Matrixzusammensetzung (MZ) wird nachfolgend auch verkürzt als MZ 10 bezeichnet. Das Polyamidmatrixpolymer (PAM) wird nachfolgend auch verkürzt als PAM bezeichnet. Das erste Fasermaterial (F1 ) wird nachfolgend auch verkürzt als F1 bezeichnet. Die Oberflächenzusammensetzung (OZ) wird nachfolgend auch verkürzt als OZ bezeichnet. Das Polyamidoberflächenpolymer (PAO) wird nachfolgend auch verkürzt als PAO bezeichnet.
15
Matrixzusammensetzung (MZ)
Die Matrixzusammensetzung (MZ) enthält ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung. Unter dem Begriff „ein
20 Polyamidmatrixpolymer (PAM)" wird vorliegend sowohl genau ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) als auch Mischungen aus zwei oder mehreren Polyamidmatrixpolymeren (PAM) verstanden. Gleiches gilt für den Begriff „mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 )". Hierunter wird erfindungsgemäß sowohl genau ein erstes Fasermaterial (F1 ) als auch Mischungen aus zwei oder mehreren
25 Fasermaterialien (F1 ) verstanden.
Polyamidmatrixpolymer (PAM)
Als Polyamidmatrixpolymer (PAM) kann, wie vorstehend ausgeführt, genau ein 30 Polyamidmatrixpolymer (PAM) eingesetzt werden. Es ist auch möglich, Mischungen aus zwei oder mehr Polyamidmatrixpolymeren (PAM) einzusetzen. Geeignete Polyamidmatrixpolymere (PAM) weisen im Allgemeinen eine Viskositätszahl von 90 bis 350, vorzugsweise von 1 10 bis 240 ml/g auf. Die Bestimmung der Viskositätszahl erfolgt dabei aus einer 0,5-Gew.-%igen Lösung des Polyamidmatrixpolymers (PAM) in 35 96-Gew.-%iger Schwefelsäure bei 25 °C gemäß ISO 307.
Als Polyamidmatrixpolymere (PAM) sind halbkristalline oder amorphe Polyamide bevorzugt. Geeignete Polyamidmatrixpolymere (PAM) weisen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) im Bereich von 500 bis 2 000 000 g/mol auf. Das mittlere 40 Molekulargewicht (Mw) wird bestimmt mittels Lichtstreuung gemäß AMST D4001. Als Polyamidmatrixpolymere (PAM) sind beispielsweise Polyamide geeignet, die sich von Lactamen mit 7 bis 13 Ringgliedern ableiten. Als Polyamidmatrixpolymer (PAM) sind weiterhin Polyamide geeignet, die durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit Diaminen erhalten werden.
Als Polyamide, die sich von Lactamen ableiten, seien beispielhaft Polyamide erwähnt, die sich von Polycaprolactam, Polycapryllactam und/oder Polylaurinlactam ableiten.
Für den Fall, dass Polyamide eingesetzt werden, die aus Dicarbonsäuren und Diaminen erhältlich sind, können als Dicarbonsäuren Dicarbonsäurealkane mit 6 bis 36 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eingesetzt werden. Darüber hinaus sind aromatische Dicarbonsäuren geeignet.
Beispielhaft seien hier Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure sowie Terephthalsäure und/oder Isophtalsäure als Dicarbonsäuren genannt.
Als Diamine eigenen sich beispielsweise Alkandiamine mit 6 bis 36 Kohlenstoffatomen, insbesondere Alkandiamine mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen sowie aromatische Diamine, wie beispielsweise m-Xylylendiamin, Di-(4-aminophenyl)methan, Di-(4- aminocyclohexyl)-methan, 2,2-Di-(4-aminophenyl)-propan, 2,2-Di-(4-aminocyclohexyl)- propan oder 1 ,5-diamino-2-methyl-pentan.
Bevorzugte als Polyamidmatrixpolymere (PAM) sind Polyhexamethylenadipinsäureamid, Polyhexamethylensebacinsäureamid und Polycaprolactam sowie Copolyamid 6/66 geeignet, insbesondere mit einem Anteil von 5 bis 95 Gew.-% an Caprolactam-Einheiten.
Weiterhin sind als PAM Polyamide geeignet, die durch Copolymerisation zweier oder mehrerer der vorstehend und nachstehend genannten Monomeren erhältlich sind, oder Mischungen mehrerer Polyamide, wobei das Mischungsverhältnis beliebig ist. Besonders bevorzugt sind Mischungen von Polyamid 66 mit anderen Polyamiden, insbesondere Copolyamid 6/66. Weiterhin haben sich als PAM teilaromatische Copolyamide wie PA 6/6T und PA 66/6T als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Triamingehalt weniger als 0,5, vorzugsweise weniger als 0,3 Gew.-% beträgt.
Die Herstellung solcher teilaromatischer Copolyamide mit niedrigem Triamingehalt kann nach den in den EP-A 129 195 und 129 196 beschriebenen Verfahren erfolgen. Die nachfolgende nicht abschließende Aufstellung enthält die vorstehend genannten, sowie weitere Polyamide, die als PAM geeignet sind sowie und die enthaltenen Monomere. AB-Polymere:
PA 4 Pyrrolidon
PA 6 ε-Caprolactam
PA 7 Ethanolactam
PA 8 Capryllactam
PA 9 9-Aminopelargonsäure
PA 1 1 1 1 -Aminoundecansäure
PA 12 Laurinlactam AA/BB-Polymere:
PA 46 Tetramethylendiamin, Adipinsäure
PA 66 Hexamethylendiamin, Adipinsäure
PA 69 Hexamethlyendiamin, Azelainsäure
PA 610 Hexamethylendiamin, Sebacinsäure
PA 612 Hexamethylendiamin, Decandicarbonsäure
PA 613 Hexamethylendiamin, Undecandicarbonsäure
PA 1212 1 ,12-Dodecandiamin, Decandicarbonsäure
PA 1313 1 ,13-Diaminotridecan, Undecandicarbonsäure
PA 6T Hexamethylendiamin, Terephthalsäure
PA MXD6 m-Xylyendiamin, Adipinsäure
PA 6I Hexamethylendiamin, Isophthalsäure
PA 6-3-T Trimethylhexamethylendiamin, Terephthalsäure
PA 6/6T (siehe PA 6 und PA 6T)
PA 6/66 (siehe PA 6 und PA 66)
PA 6/12 (siehe PA 6 und PA 12)
PA 66/6/610 (siehe PA 66, PA 6 und PA 610)
PA 6I/6T (siehe PA 61 und PA 6T)
PA PACM 12 Diaminodicyclohexylmethan, Laurinlactam
PA 6I/6T/PACM wie PA 6I/6T + Diaminodicyclohexylmethan
PA 12/MACMI Laurinlactam, Dimethyl-diaminodicyclohexylmethan, Isophthalsäure PA 12/MACMT Laurinlactam, Dimethyl-diaminodicyclohexylmethan, Terephthalsäure PA PDA-T Phenylendiamin, Terephthalsäure
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK) in dem das Polyamidmatrixpolymer (PAM) mindestens ein Polyamid ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA 4, PA 6, PA 7, PA 8, PA 9, PA 1 1 , PA 12, PA 46, PA 66, PA 69, PA 610, PA 612, PA 613, PA 1212, PA1313, PA 6T, PA MXD6, PA 61, PA 6-3-T, PA 6/6T, PA 6/66, PA 6/12, PA 66/6/610, PA 6I/6T, PA PACM 12, PA 6I/6T/PACM, PA 12/MACMI, PA 12/MACMT, PA PDA-T und Copolyamide aus zwei oder mehreren der vorstehend genannten Polyamide.
Bevorzugt ist das Polyamidmatrixpolymer (PAM) ein Polyamid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA6, PA66 und Copolyamiden aus PA6 und PA66. Bevorzugt ist das Polyamidmatrixpolymer (PAM) PA6.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Polyamidmatrixpolymer (PAM) PA66. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Polyamidmatrixpolymer (PAM) PA6/66.
Das PAM kann darüber hinaus weitere übliche Additive enthalten, wie beispielsweise Schlagzähmodifizierer, Schmiermittel, UV-Stabilisatoren und Prozessstabilisatoren.
Erstes Fasermaterial (F1 )
Als geeignete Materialien für das erste Fasermaterial (F1 ) seien beispielhaft Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanatfasern, Borfasern, mineralische Fasern (wie beispielsweise Basaltfasern) und metallische Fasern (wie beispielsweise Stahlfasern oder Kupferfasern) genannt.
Als erstes Fasermaterial (F1 ) ist ein Endlosfasermaterial bevorzugt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem das erste Fasermaterial (F1 ) ein Endlosfasermaterial ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunstoffteils (CK), bei dem das erste Fasermaterial (F1 ) ein Endlosfasermaterial ist.
Die Begriffe „Endlosfasermaterial" und „Endlosfaser" werden nachfolgend synonym gebraucht. Unter einer Endlosfaser wird vorliegend ein linienförmiges Gebilde gemäß DIN 60 000 von praktisch unbegrenzter Länge verstanden, das sich textil verarbeiten lässt. Eine Endlosfaser wird auch als Filament bezeichnet. Der Begriff Filament wird in der Textiltechnik verwendet. Unter Filament (Endlosfaser) wird demnach eine auf chemischem oder technischem Weg erzeugte, praktisch endlose, Faser gemäß DIN 60 001 T 2 (Dezember 1974) verstanden.
Für den Fall, dass als erstes Fasermaterial (F1 ) ein Endlosfasermaterial eingesetzt wird, sind Endlosglasfasern bevorzugt. Die Endlosfasern können dabei in Form eines Gestrickes, eines Gewirkes oder eines Gewebes eingesetzt werden. Es ist auch möglich, uni-direktionale Endlosfasern einzusetzen. Solche einfädigen Endlosfasern werden auch als Monofil bezeichnet. Für den Fall, dass uni-direktionale Endlosfasern eingesetzt werden, wird eine Vielzahl parallel zueinander eingesetzter Endlosglasfasern eingesetzt. Bevorzugt werden in diesem Fall uni-direktionale Lagen parallel zueinander ausgerichteter Endlosfasern eingesetzt.
Darüber hinaus ist es möglich, bi-direktionale oder mehr-direktionale Lagen von Endlosfasern einzusetzen. In diesem Fall weist das erste Fasermaterial (F1 ) eine elementare uni-direktionale Schicht (UD-Schicht) auf. Oberhalb und/oder unterhalb der elementaren UD-Schicht ist eine weitere UD-Schicht angeordnet, in der die Richtung der Endlosfasern um beispielsweise 90° zur Faserrichtung der elementaren UD- Schicht verdreht ist. Bei mehr-direktionalen Schichten enthält das erste Fasermaterial (F1 ) mehrere Schichten (beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs Schichten) bei denen die Richtungen der Faser der jeweiligen Schichten jeweils um beispielsweise 90° zueinander verdreht sind. Der Winkel, mit dem die einzelnen uni-direktionalen Schichten bei bi- beziehungsweise mehr-direktionalen Schichten zueinander verdreht sind, kann in weiten Bereichen variieren, beispielsweise im Bereich von ± 10° bis ± 90°. Für den Fall, dass als erstes Fasermaterial (F1 ) die bevorzugten Endlosfasern eingesetzt werden, können die Endlosfasern jeweils einzeln eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Endlosfasern jeweils einzeln zu verweben oder einzelne Endlosfaserbündel miteinander zu verweben. Die Endlosfasern können darüber hinaus in Form eines Vlieses oder eines Filzes eingesetzt werden. Geeignete Endlosfasermaterialien sind dem Fachmann bekannt. Besonders bevorzugte Endlosfasermaterialien sind Glasfasern und Kohlenstofffasern. Insbesondere bevorzugt sind Endlosglasfasern und Endloskohlenstofffasern mit einem Faserdurchmesser im Bereich von 9 bis 34 μηη. Die Matrixzusammensetzung (MZ) kann neben dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) und dem ersten Fasermaterial (F1 ) weitere übliche Additive enthalten. Geeignete Additive sind beispielsweise UV-Stabilisatoren, Schmiermittel, Nukleirungsmittel, Farbstoffe, Weichmacher. Geeignete weiter Additive sind beispielsweise in der WO 2010/076145 beschrieben. Auch die Oberflächenzusammensetzung (OZ) sowie die zweite Kunststoffkomponente (K2) können weitere übliche Additive enthalten, wie sie beispielsweise in der WO 2010/076145 beschrieben sind. Die weiteren Additive sind im Allgemeinen in Mengen von 0 bis 5 Gew-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyamidmatrixmaterials (PAM) in der Matrixzusammensetzung (MZ), enthalten, bzw. bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyamidoberflächenpolymers (PAO) in der Oberflächenzusammensetzung (OZ) oder bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyamidanformungspolymers (PAA) der zweiten Kunststoffkomponente (K2). Die Matrixzusammensetzung (MZ) kann darüber hinaus ebenfalls ein Polyethylenimin (PEI) enthalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK) welches in der Matrixzusammensetzung (MZ) ein Polyethylenimin (PEI) enthält. Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Compositkunststoffteil (CK), das in der Oberflächenzusammensetzung (OZ), in der Matrixzusammensetzung (MZ) und in der zweiten Kunststoffkomponente (K2) ein Polyethylenimin (PEI) enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunstoffteils (CK), bei dem die Matrixzusammensetzung (MZ) ein Polyethylenimin (PEI) enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunstoffteils (CK), bei dem OZ, MZ und K2 Polyethylenimin (PEI) enthalten.
In einer weiteren Ausführungsform enthalten OZ, MZ und K2 das gleiche Polyethylenimin (PEI). Die Matrixzusammensetzung (MZ) enthält im Allgemeinen
10 bis 99,94 Gew.-% eines Polyamidmatrixpolymers (PAM)
0,01 bis < 2 Gew-% eines Polyethylenimins (PEI),
0,01 bis 80 Gew.-% eines ersten Fasermaterials (F1 ) und
0 bis 5 Gew.-% weiterer Additive, wobei die Gew.-%-Angaben jeweils auf das Gesamtgewicht von MZ bezogen sind.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Matrixzusammensetzung (MZ) kein Polyethylenimin (PEI). Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), in dem die Matrixzusammensetzung (MZ) kein Polethylenimin (PEI) enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem die Matrixzusammensetzung (MZ) kein Polyethylenimin (PEI) enthält.
Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten des Compositkunststoffteils (CK) senken. Unter dem Begriff „kein Polyethylenimin (PEI) enthält" wird erfindungsgemäß verstanden, dass der Matrixzusammensetzung (MZ) kein Polyethylenimin (PEI) zugegeben wird. Die Matrixzusammensetzung (MZ) kann jedoch geringe Mengen an Polyethylenimin (PEI) enthalten, die während des Herstellungsprozesses des Compositkunststoffteils (CK) aus der Oberflächenzusammensetzung (OZ) in die Matrixzusammensetzung (MZ) übergehen. Für den Fall, dass die Matrixzusammensetzung (MZ) kein Polyethylenimin (PEI) enthält, enthält die Matrixzusammensetzung (MZ) maximal 5 Gew.-%, bevorzugt maximal 1 Gew.-% und insbesondere bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% der Gesamtmenge des im Compositkunststoffteil (CK) enthaltenen Polyethylenimins (PEI). Oberflächenzusammensetzung (OZ)
Die Oberflächenzusammensetzung (OZ) enthält ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) und bildet eine Oberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ). Unter dem Begriff „eine Oberfläche" werden vorliegend sowohl genau eine Oberfläche als auch zwei oder mehrere Oberflächen verstanden. Unter dem Begriff „ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO)" wird vorliegend sowohl genau ein PAO als auch Mischungen ans zwei oder mehreren PAO's verstanden.
Die Oberflächenzusammensetzung (OZ) kann dabei lokal an einer vorgegebenen Position die Oberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) ausbilden. Es ist auch möglich, dass die Oberflächenzusammensetzung (OZ) die Matrixzusammensetzung (MZ) vollständig umschließt. Für den bevorzugten Fall eines flächigen Compositkunststoffteils (CK) kann die Oberflächenzusammensetzung (OZ) eine Oberfläche auf der Oberseite der Matrixzusammensetzung (MZ) und/oder auf der Unterseite der Matrixzusammensetzung (MZ) ausbilden.
Für den Fall dass die Oberflächenzusammensetzung (OZ) nur auf der Oberseite oder nur auf der Unterseite der Matrixzusammensetzung (MZ) eine Oberfläche ausbildet, bildet die Oberflächenzusammensetzung (OZ) 10 % bis 50 % der Gesamtoberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ), bevorzugt 30 bis 50 % und besonders bevorzugt 40 bis 50 % der Gesamtoberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ). Für den Fall dass die Oberflächenzusammensetzung (OZ) auf der Oberseite und der Unterseite der Matrixzusammensetzung (MZ) eine Oberfläche ausbildet, bildet die Oberflächenzusammensetzung (OZ) größer 50 % bis 100 % der Gesamtoberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ), bevorzugt 80 bis 100 % und besonders bevorzugt 90 bis 100 % der Gesamtoberfläche der ersten Kunststoffkomponente (K1 ).
Als Polyamidoberflächenpolymer (PAO) können Polyamide eingesetzt werden, wie sie vorstehend zum Polyamidmatrixpolymer (PAM) beschrieben wurden. Für das Polyamidoberflächenpolymer (PAO) gelten die vorstehenden Ausführungen und Bevorzugungen zum Polyamidmatrixpolymer (PAM) somit entsprechend.
Das Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält im Allgemeinen kein Fasermaterial (F1 ). Das Polyamidoberflächenpolymer (PAO) kann gegebenenfalls weitere Additive enthalten, wie sie vorstehend zum Polyamidmatrixpolymer (PAM) beschrieben wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Oberflächenzusammensetzung (OZ) kein Fasermaterial (MZ).
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Oberflächenzusammensetzung (OZ) als Polyamidoberflächenpolymer (PAO) das gleiche Polyamidpolymer wie das Polyamidmatrixpolymer (PAM). In einer bevorzugten Ausführungsform sind somit Polyamidmatrixpolymer (PAM) und das Polyamidoberflächenpolymer (PAO) identisch.
Es ist jedoch auch möglich, als Polyamidoberflächenpolymer (PAO) ein Polyamidpolymer einzusetzen, das vom Polyamidmatrixpolymer (PAM) verschieden ist.
Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (KD
Für den Fall, das als erstes Fasermaterial (F1 ) ein Endlosfasermaterial in Form einer Matte, eines Vlieses, eines Filzes, eines Gewebes, eines Gestrickes oder eines Gewirkes eingesetzt wird, wird zur Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) das erste Fasermaterial (F1 ) im Allgemeinen mit dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) imprägniert. Zur Herstellung wird das Polyamidmatrixpolymer (PAM) beispielsweise in Form einer Schmelze mit dem ersten Fasermaterial (F1 ) in Kontakt gebracht. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) ist die Pulverpreimprägnierung oder das Laminieren des ersten Fasermaterials (F1 ) mit Folien des Polyamidmatrixpolymers (PAM) und anschließendem Schmelzen und Verpressen der Folie/n beziehungsweise des aufgetragenen Pulvers, um die erste Kunststoffkomponente (K1 ) herzustellen. Es ist auch möglich, einzelne Endlosfasern oder Garne aus Endlosfasern mit dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) zu ummanteln, nachfolgend die ummantelten Endlosfasern zu verweben und nachfolgend das Gewebe zu erhitzen, um das Polyamidmatrixpolymer (PAM) zu verschmelzen und die ersten Kunststoffkomponente (K1 ) zu erhalten.
Die unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) sind dem Fachmann prinzipiell bekannt und beispielsweise in R. Stolze, Kunststoffe 78, 1988, Seiten 126 bis 131 sowie in M. Wacker, G.W. Ehrenstein, C. Obermann, Kunststoffe 92, 2002, Seiten 78 bis 81 , beschrieben.
In einer Ausführungsform weist die Kunststoffkomponente (K1 ) einen schichtartigen Aufbau auf. Dieser Aufbau wird auch als Sandwichstruktur bezeichnet. Für den Fall einer Sandwichstruktur weist die Kunststoffkomponente (K1 ) eine Vielzahl von Schichten des ersten Fasermaterials (F1 ) auf. Unter Vielzahl werden vorliegend im Allgemeinen 2 bis 20 Schichten des ersten Fasermaterials (F1 ) verstanden. In der Sandwichstruktur befindet sich formal zwischen jeweils zwei benachbarten Schichten des ersten Fasermaterials (F1 ) mindestens eine Polymerschicht. Diese Polymerschichten können dabei aus dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) oder aus dem Polyamidoberflächenpolymer (PAO) gebildet sein. Für diese Ausführungsform gelten die allgemeinen Ausführungen und Bevorzugungen in Bezug auf K1 , F1 , PAM und PAO entsprechend. Für den Fall einer Sandwichstruktur kann diese 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 10 und besonders bevorzugt 2 bis 6 Schichten des ersten Fasermaterials (F1 ) enthalten.
Die Herstellung einer solchen Sandwichstruktur ist dem Fachmann an sich bekannt und kann beispielsweise durch Laminieren erfolgen. Die Herstellung wird nachfolgend am Beispiel einer Sandwichstruktur beschrieben, die zwei Schichten des ersten Fasermaterials (F1 ) aufweist. Hierzu werden die Materialien in der nachfolgenden angegebenen Reihenfolge aufeinander gebracht und anschließend, bevorzugt unter Druck und Erwärmen, zusammengefügt:
Eine Folie aus PAO, eine Schicht aus F1 , eine Folie aus PAM, eine Schicht aus F1 und eine Folie aus PAO.
Das Zusammenfügen kann beispielsweise unter Erwärmen und Druck erfolgen. Hierzu können die vorstehend genannten Materialien beispielsweise einer beheizbaren Rollpresse zugeführt werden, in der das Zusammenfügen erfolgt. Durch das Erwärmen beim Zusammenfügen schmilzt das als mittlere Schicht eingesetzte Polyamidmatrixpolymer (PAM). Hierdurch werden die benachbarten Schichten aus dem ersten Fasermaterial (F1 ) durch das Polyamidmatrixpolymer (PAM) imprägniert. Durch das vorstehend beschriebene exemplarische Verfahren wird als Kunststoffkomponente (K1 ) eine Sandwichstruktur erhalten, die den folgenden Schichtaufbau aufweist:
PAO, F1 , PAM, F1 und PAO. Beim Erwärmen und Verpressen bildet sich aus der Polyamidmatrixpolymer-(PAM)- Folie und den beiden Schichten aus dem ersten Fasermaterial (F1 ) die Matrixzusammensetzung (MZ). Die als erste Kunststoffkomponente (K1 ) erhaltene Sandwichstruktur weist somit formal den folgenden Schichtaufbau auf: PAO, F1 , PAM, F1 und PAO. Aus F1 , PAM und F1 bildet sich hierbei formal die Matrixzusammensetzung (MZ). Die Matrixzusammensetzung besteht somit aus an beide Seiten imprägniertem Fasermaterial (F1 ) mit dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) dazwischen. In Abhängigkeit des Grads der Erwärmung und des aufgewendeten Drucks können sich die beiden Matten aus erstem Fasermaterial (F1 ) in der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) berühren.
Das Polyethylenimin (PEI) wird im Allgemeinen dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) und/oder dem Polyamidoberflächenpolymer (PAO) zugesetzt. Hierzu werden übliche Mischvorrichtungen, wie beispielsweise Extruder, eingesetzt. Es ist auch möglich, das Polyethylenimin (PEI) dem Polyamidmatrixpolymer (PAM) und/oder dem Polyamidoberflächenpolymer (PAO) erst bei der Herstellung der Kunststoffkomponente (K1 ) zuzugeben.
Für den Fall, dass weitere Additive eingesetzt werden, werden diese im Allgemeinen ebenfalls durch übliche Mischvorrichtungen in dem jeweiligen Polyamidpolymer verteilt.
Für den Fall, dass die zweite Kunststoffkomponente (K2) ein Polyethylenimin (PEI) enthält, muss in der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) ein Polyethylenimin (PEI) nicht zwingend enthalten sein.
Im Compositkunststoffteil (CK) sind im Allgemeinen 0,01 bis 5 Gew.-% eines Polyethylenimins (PEI) enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compositkunststoffteils (CK). Bevorzugt enthält das Compositkunststoffteil (CK) 0, 1 bis 1 Gew.-% Polyethylenimin (PEI), bezogen auf das Gesamtgewicht des Compositkunststoffteils (CK).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem das Compositkunststoffteil (CK) 0,01 bis 5 Gew.-% Polyethylenimin (PEI) enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compositkunststoffteils (CK).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem das Compositkunststoffteil (CK) 0,01 bis 5 Gew.-% Polyethylenimin (PEI) enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compositkunststoffteils (CK). Unter Polyethyleniminen (PEI) im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl Homo- als auch Copolymerisate verstanden, welche beispielsweise nach den Verfahren in Ullmann (Electronic Release) unter dem Stichwort„Aziridine" oder gemäß WO-A 94/12560 erhältlich sind.
Die Homopolymerisate sind im Allgemeinen durch Polymerisation von Ethylenimin (Aziridin) in wässriger oder organischer Lösung in Gegenwart von säureabspaltenden Verbindungen, Säuren oder Lewis-Säuren erhältlich. Derartige Homopolymerisate sind verzweigte Polymere, die in der Regel primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen im Verhältnis von ca. 30 % zu 40 % zu 30 % enthalten. Die Verteilung der Aminogruppen kann im Allgemeinen mittels 13C-NMR Spektroskopie bestimmt werden. Diese beträgt vorzugsweise 1 :0, 8:0,5 bis 1 :1 , 3:8, insbesondere 1 : 1 , 1 :0,8 bis 1 : 1 .
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem das Polyethylenimin (PEI) primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen enthält, wobei das Verhältnis von primären zu sekundären zu tertiären Aminogruppen im Bereich von 1 : 0,8 : 0,5 bis 1 : 1 ,3 : 0,8 liegt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem das Polyethylenimin (PEI) primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen enthält, wobei das Verhältnis von primären zu sekundären zu tertiären Aminogruppen im Bereich von 1 : 0,8 : 0,5 bis 1 : 1 ,3 : 0,8 liegt. Als Comonomere werden vorzugsweise Verbindungen eingesetzt, welche mindestens zwei Aminofunktionen aufweisen. Als geeignete Comonomere seien beispielsweise Alkylendiamine mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest genannt, wobei Ethylendiamin und Propylendiamin bevorzugt sind. Weiterhin geeignete Comonomere sind Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dipropylentriamin, Tripropylentriamin, Diehexamethylentriamin, Aminopropylethylendiamin und Bisaminopropylethylendiamin.
Polyethylenimine (PEI) weisen üblicherweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Gewichtmittel) Mw von 600 bis 3 000 000, vorzugsweise 700 bis 2 000 000 auf. Das bevorzugte Mw beträgt 800 bis 50 000, insbesondere von 1 100 bis 25 000. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw wird bestimmt mittels Lichtstreuung gemäß gemäß ASTM D4001 .
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem das Polyethylenimin (PEI) ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 600 bis 300 000 g/mol hat. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem das Polyethylenimin (PEI) ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 600 bis 300 000 g/mol hat. Darüber hinaus eignen sich vernetzte Polyethylenimine (PEI), die durch Reaktion von Polyethyleniminen (PEI) mit bi- oder polyfunktionellen Vernetzern erhältlich sind, welche als funktionelle Gruppe mindestens eine Halogenhydrin-, Glycidyl-, Aziridin-, Isocyanateinheit oder ein Halogenatom aufweisen. Als Beispiel seien Epichlorhydrin oder Bichlorhydrinether von Polyalkylenglykolen mit 2 bis 100 Ethylenoxid- und/oder Propylenoxid-Einheiten sowie die in der DE-A 19 93 17 20 und US 4 144 123 aufgeführten Verbindungen genannt. Verfahren zur Herstellung von vernetzten Polyethyleniminen (PEI) sind unter anderem aus den oben genannten Schriften sowie EP-A 895 521 und EP-A 25 515 bekannt. Weiterhin sind gepfropfte Polyethylenimine (PEI) geeignet, wobei als Pfropfmittel sämtliche Verbindungen eingesetzt werden können, die mit den Amino- beziehungsweise Iminogruppen der Polyethylenimine (PEI) reagieren können. Geeignete Pfropfmittel und Verfahren zur Herstellung von gepfropften Polyethylenimine (PEI) sind beispielsweise der EP-A 675 914 zu entnehmen.
Ebenso geeignete Polyethylenimine (PEI) im Sinne der Erfindung sind amidierte Polymerisate, die üblicherweise durch Umsetzung von Polyethyleniminen (PEI) mit Carbonsäuren, deren Ester oder Anhydride, Carbonsäureamide oder Carbonsäurehalogenide erhältlich sind. Je nach Anteil der amidierten Stickstoffatome in der Polyethyleniminkette können die amidierten Polymerisate nachträglich mit den genannten Vernetzern vernetzt werden. Vorzugsweise werden hierbei bis zu 30 % der Aminofunktionen amidiert, damit für eine anschließende Vernetzungsreaktion noch genügend primäre und/oder sekundäre Stickstoffatome zur Verfügung stehen. Außerdem eignen sich alkoxylierte Polyethylenimine (PEI), die beispielsweise durch Umsetzung von Polyethylenimin (PEI) mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid erhältlich sind. Auch derartige alkoxylierte Polymerisate sind anschließend vernetzbar.
Als weitere geeignete erfindungsgemäße Polyethylenimine (PEI) seien hydroxylgruppenhaltige Polyethylenimine (PEI) und amphotere Polyethylenimine (PEI) (Einbau von anionischen Gruppen) genannt sowie lipophile Polyethylenimine (PEI), die in der Regel durch Einbau langkettiger Kohlenwasserstoffreste in die Polymerkette erhalten werden. Verfahren zur Herstellung derartiger Polyethylenimine (PEI) sind dem Fachmann bekannt.
Als Polyethylenimine (PEI) sind hyperverzweigte Polyethylenimine (PEI) bevorzugt. Das Merkmal„hyperverzweigt" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Verzweigungsgrad (DB) (degree of branching) des Polyethylenimins (PEI) im Bereich von 10 bis 99 %, bevorzugt im Bereich von 50 bis 99 % und besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 99 % liegt. DB ist dabei definiert als DB (%) = 100 x (T+Z)/(T+Z+L), wobei T die mittlere Anzahl der terminalgebundenen Monomereinheiten, Z die mittlere Anzahl der Verzweigungen bildenden Monomereinheiten und L die mittlere Anzahl der lineargebundenen Monomereinheiten in dem Polyethylenimin (PEI) bedeuten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Polyethylenimin (PEI) ein hyperverzweigtes Polymer mit einem Verzweigungsgrad DB im Bereich von 10 bis 99 % ist, wobei DB definiert ist als DB (%) = 100 x (T + Z) / (T + Z + L), wobei T die mittlere Anzahl der ter- minal gebundenen Monomereinheiten, Z die mittlere Anzahl der Verzweigungen bildenden Monomereinheiten und L die mittlere Anzahl der linear gebundenen Monomereinheiten in dem Polyethylenimin (PEI) bedeuten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem das Polyethylenimin (PEI) ein hyperverzweigtes Polymer mit einem Verzweigungsgrad DB im Bereich von 10 bis 99 % ist, wobei DB definiert ist als DB (%) = 100 x (T + Z) / (T + Z + L), wobei T die mittlere Anzahl der ter-minal gebundenen Monomereinheiten, Z die mittlere Anzahl der Verzweigungen bildenden Monomereinheiten und L die mittlere Anzahl der linear gebundenen Monomereinheiten in dem Polyethylenimin (PEI) bedeuten.
Zweite Kunststoffkomponente (K2)
Die zweite Kunststoffkomponente (K2) enthält ein Polyamidanformungspolymer (PAA). Unter dem Begriff „ein Polyamidanformungspolymer (PAA)" wird vorliegend sowohl genau ein PAA als auch Mischungen ans zwei oder mehreren PAA verstanden. Als ein Polyamidanformungspolymer (PAA) können im Allgemeinen die Polyamide eingesetzt werden, die auch als Polyamidmatrixpolymer (PAM) eingesetzt werden können. Für das Polyamidanformungspolymer (PAA) gelten somit die Ausführungen zum Polyamidmatrixpolymer (PAM) und die dort genannten Bevorzugungen entsprechend.
Als Polyamidanformungspolymer (PAA) kann das gleiche Polyamid wie für das
Polyamidmatrixpolymer (PAM) verwendet werden. Es ist auch möglich für das
Polyamidanformungspolymer (PAA) ein vom Polyamidmatrixpolymer (PAM) verschiedenes Polyamid einzusetzen. Auch das Polyamidanformungspolymer (PAA) kann weitere übliche Additive enthalten wie vorstehend bei PAO und PAM beschrieben.
Das Polyamidanformungspolymer (PAA) kann ebenfalls ein Polyethylenimin (PEI) enthalten. Für den Fall, dass die Oberflächenzusammensetzung (OZ) kein Polyethylenimin (PEI) enthält, muss die zweite Kunststoffkomponente (K2) zwingend ein Polyethylenimin (PEI) enthalten. Bevorzugt enthalten sowohl OZ als auch K2 ein Polyethylenimin (PEI). Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem OZ und K2 Polyethylenimin (PEI) enthalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem OZ und K2 Polyethylenimin (PEI) enthalten.
K2 kann das gleiche Polyethylenimin (PEI) wie die OZ enthalten. Es ist auch möglich, dass K2 ein von OZ verschiedenes Polyethylenimin (PEI) enthält. Für K2 gelten die Ausführungen und Bevorzugungen für das Polyethylenimin (PEI) wie sie vorstehend zur Oberflächenzusammensetzung (OZ) gemacht wurden entsprechend.
Das Polyethylenimin (PEI) wird bevorzugt ebenfalls in das Polyamidanformungspolymer (PAA) eingemischt. Hierfür können bekannte Mischvorrichtungen, wie beispielsweise Extruder, eingesetzt werden. Bevorzugt enthält die zweite Kunststoffkomponente (K2) ebenfalls ein Fasermaterial zur Verstärkung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem K2 ein zweites Fasermaterial (F2) enthält. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem K2 ein zweites Fasermaterial (F2) enthält.
Als geeignete Materialien für dieses zweite Fasermaterial (F2) seien nur beispielhaft Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanatfasern, Borfasern, mineralische Fasern (wie beispielsweise Basaltfasern) und metallische Fasern (wie beispielsweise Stahl- oder Kupferfasern) genannt.
Endlosfasern sind als zweites Fasermaterial (F2) nicht geeignet. Als zweites Fasermaterial (F2) sind Glasfasern (Kurzglasfasern) bevorzugt. Diese Glasfasern können beispielsweise mit einem Extruder in eine Polyamidschmelze eingemischt werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Compositkunststoffteil (CK), bei dem das zweite Fasermaterial (F2) ein Kurzfasermaterial ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem das zweite Fasermaterial (F2) ein Kurzfasermaterial ist.
Als zweites Fasermaterial (F2) werden bevorzugt Fasern eingesetzt, die sich mittels geeigneter Mischvorrichtungen in das Polyamidanformungspolymer (PAA) einmischen lassen. Die zweite Kunststoffkomponente (K2) kann gegebenenfalls noch weitere Additive enthalten. Als weitere Additive können dabei die vorstehend zu MZ beziehungsweise OZ genannten Additive eingesetzt werden.
Herstellung des Compositkunststoffteils (CK)
Die erste Kunststoffkomponente (K1 ) wird im Allgemeinen in ein Formwerkzeug eingelegt. Hierbei ist es zum Beispiel möglich, die erste Kunststoffkomponente (K1 ) in einem vorgelagerten Schritt in einem ersten Werkzeug vorzuformen und den so hergestellten Vorformling nachfolgend in das Formwerkzeug einzulegen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn es sich bei der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) um ein flächiges Kunststoffelement handelt.
Alternativ ist es auch möglich, die erste Kunststoffkomponente (K1 ) direkt in dem Formwerkzeug umzuformen. Bevorzugt ist es jedoch, die erste Kunststoffkomponente (K1 ) in einem ersten Werkzeug vorzuformen und den Vorformling nachfolgend in das Formwerkzeug einzulegen.
Weiterhin ist es möglich, die erste Kunststoffkomponente (K1 ) vor dem Einlegen in das Formwerkzeug zu erwärmen oder alternativ die erste Kunststoffkomponente (K1 ) in dem Formwerkzeug zu erwärmen. Insbesondere ist es bevorzugt die erste Kunststoffkomponente (K1 ) vorzuwärmen und die vorgewärmte erste Kunststoffkomponente (K1 ) in das Formwerkzeug einzulegen.
Bevorzugt weist das Formwerkzeug eine Temperatur im Bereich von 40 bis 210 °C, insbesondere im Bereich von 80 bis 120 °C, auf. Die erste Kunststoffkomponente (K1 ) wird vorzugsweise vor dem Einlegen in das Formwerkzeug auf eine Temperatur von 30 bis 190 °C, insbesondere im Bereich von 120 bis 170 °C erwärmt.
Nach dem Einlegen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) wird die zweite Kunststoffkomponente (K2) in das Formwerkzeug eingebracht. Hierbei wird die zweite Kunststoffkomponente (K2) an die Oberfläche der erste Kunststoffkomponente (K1 ) angeformt. Dieses Anformen wird auch als„overmolding" bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „Anformen" das partielle Anformen der zweiten Kunststoffkomponente (K2) an Teile der erste Kunststoffkomponente (K1 ) verstanden. Darüber hinaus wird unter „Anformen" auch das vollständige oder teilweise Umschließen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) durch die zweite Kunststoffkomponente (K2) verstanden.
Beim Anformen kann die zweite Kunststoffkomponente (K2) entweder lokal an vorgegeben Positionen an die erste Kunststoffkomponente (K1 ) angeformt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die erste Kunststoffkomponente (K1 ) vollständig oder teilweise mit der zweiten Kunststoffkomponente (K2) zu umschließen.
Beim Anformen ist es darüber hinaus möglich, zusätzliche Funktionselemente aus der zweiten Kunststoffkomponente (K2) auszubilden, die an der Oberfläche der erste Kunststoffkomponente (K1 ) angeformt sind.
Zum Anformen wird die zweite Kunststoffkomponente (K2), nach dem Fachmann bekannten Methoden, üblicherweise aufgeschmolzen und in das Formwerkzeug eingespritzt. Durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Polyethylenimins (PEI) wird eine verbesserte Adhäsion zwischen der erste Kunststoffkomponente (K1 ) und der zweiten Kunststoffkomponente (K2) im Compositkunststoffteil (CK) erzielt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK), bei dem in Schritt a) K1 in ein Formwerkzeug eingelegt wird und in Schritt b) K2 in geschmolzenem Zustand in das Formwerkzeug eingespritzt wird.
Das so hergestellte Compositkunststoffteil (CK) kann nachfolgend weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen werden. Hierunter fallen beispielsweise weitere Umformungsschritte sowie Oberflächenbehandlungen des Compositkunststoffteils (CK), um dessen Oberfläche zu veredeln.
Um eine gute Verbindung zwischen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und der zweiten Kunststoffkomponente (K2) zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur an der Oberfläche der erste Kunststoffkomponente (K1 ) oberhalb der Schmelztemperatur des Polyamidoberflächenpolymers (PAO) liegt. Hierzu wird die erste Kunststoffkomponente (K1 ) in der Regel erwärmt. Die Erwärmung der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) kann wie vorstehend ausgeführt, direkt im Formwerkzeug erfolgen. Alternativ kann die erste Kunststoffkomponente (K1 ) auch außerhalb des Formwerkzeugs erwärmt werden. Der Druck, mit dem die zweite Kunststoffkomponente (K2) in das Formwerkzeug eingebracht wird, ist von der Fließrichtung der Schmelze der zweiten Kunststoffkomponente (K2) abhängig. Hierzu werden dem Fachmann an sich bekannte Verfahren zum Spritzgießen sowie Fließpressen eingesetzt und die dort üblichen Drücke eingehalten.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.
Beispiele
1. Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (K1 )
Zur Herstellung der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) werden Polyamide (PA6) mit relativen Viskositäten (RV) von 2,1 bis 2,9 eingesetzt. In diese Polyamide wird mittels eines Extruders Lupasol WF der BASF SE eincompoundiert. Lupasol WF ist eine Polyethylenimin mit der CAS-Nr.: 9002-98-6 mit einer molaren Masse von ca. 25 000 g/mol. Die eingesetzten Mengen an Lupasol WF sind in den nachfolgenden Tabellen angegeben. Die relative Viskosität wurde gemessen nach ISO307.
Die Lupasol WF-Mengen sind in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des eingesetzten Polyamids der Matrixzusammensetzung (MZ) beziehungsweise der Oberflächenzusammensetzung (OZ) jeweils ohne Fasermaterial angegeben.
Nach Herstellung des Polyamidmatrixpolymers (PAM), das die angegebenen Lupasol WF-Mengen enthält, wurde das erhaltene Polyamidmatrixpolymer (PAM) durch Mahlen zu einem feinen Pulver zerkleinert. Dieses Pulver wurde nachfolgend auf eine gewobene Endlosfasermatte (erstes Fasermaterial (F1 )) aufgebracht und aufgeschmolzen. Nach Herstellung des Polyamidoberflächenpolymer (PAO), das die angegebenen Lupasol WF-Mengen enthält, wurde das erhaltene Polyamidoberflächenpolymer (PAO) durch Mahlen zu einem feinen Pulver zerkleinert. Auf die gewobene Endlosfasermatte, auf die das Polyamidmatrixpolymer (PAM) aufgeschmolzen worden ist, wurde eine weitere gewobene Endlosfasermatte (erstes Fasermaterial (F1 )) aufgebracht. Das Pulver des Polyamidoberflächenpolymers (PAO) wurde nachfolgend auf die weitere gewobene Endlosfasermatte aufgebracht und aufgeschmolzen. Nachfolgend wurden die gewobene Endlosfasermatten unter Druck und einer Temperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur des Polyamidmatrixpolymers (PAM) und des Polyamidoberflächenpolymers (PAO) lag, behandelt, um die erste Kunststoffkomponente (K1 ) herzustellen.
Die Zusammensetzung der Matrixzusammensetzung (MZ) und der Oberflächenzusammensetzung (OZ) des ersten Kunststoffteils sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben. Auf das so erhaltene erste Kunststoffkomponente (K1 ) wurde nachfolgend eine zweite Kunststoffkomponente (K2) angeformt. Hierzu wurde als Polyamidanformungspolymer (PAA) ein Polyamid (PA6) eingesetzt. Die eingesetzten Polyamide wies relative Viskositäten (RV) von 2, 1 bis 2,9 auf.
Der zweiten Kunststoffkomponente (K2) wurde über einen Extruder Lupasol WF zugegeben. Die eingesetzten Lupasol WF-Mengen sind in Tabelle 2 angegeben. Die dort gezeigten Gewichtsangaben bezeichnen die Gewichtsprozente, bezogen auf das Gesamtgewicht des eingesetzten Polyamidanformungspolymers (PAA).
Zum Anformen der zweiten Kunststoffkomponente (K2) an die ersten Kunststoffkomponente (K1 ) wurde die erste Kunststoffkomponente (K1 ) in ein Formwerkzeug eingelegt und erwärmt. Die zweite Kunststoffkomponente (K2) wurde nachfolgend aufgeschmolzen und in das Formwerkzeug eingespritzt.
Als Kunststoffkomponente (K1 ) wurde ein Probenkörper eingesetzt, der eine Oberfläche von 4 mal 5 cm aufwies. Auf diese Oberfläche wurde eine Kunststoffkomponente (K2) angeformt, die 4 cm lang und 0,4 cm breit war. Die Anhaftungsoberfläche zwischen K1 und K2 betrug somit 4 mal 0,4 cm.
Die Zusammensetzung der zweiten Kunststoffkomponente (K2) ist in Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 1 a) und Beispiel 3a) stellen Vergleichsbeispiele dar, da in diesem Compositkunststoffteil (CK) weder die Oberflächenzusammensetzung (OZ) noch die zweite Kunststoffkomponente (K2) eine Polyethylenimin (Lupasol WF) enthält. In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 b) enthält die Oberflächenzusammensetzung (OZ) kein Lupasol WF. Dafür enthält die zweite Kunststoffkomponente (K2) Lupasol WF. In Beispiel 5a) enthält sowohl OZ als auch K2 Lupasol WF.
In Beispiel 2a) enthält sowohl OZ und MZ als auch K2 Lupasol WF.
In Beispiel 4a) enthält sowohl OZ und MZ als auch K2 Lupasol WF.
In Beispiel 6a) enthält ebenfalls OZ als auch K2 Lupasol WF. Von den hergestellten Compositkunststoffteilen (CK) wurde die Adhäsion zwischen den Kunststoffkomponenten durch die Messung der Zugfestigkeit (tensile strength (MPa)) bestimmt. Die Messung der Zugfestigkeit erfolgte durch einen Zugversuch, wobei die Kraft gemessen wurde, die notwendig ist, um die Kunststoffkomponenten (K1 ) und (K2) des Compositkunststoffteils (CK) voneinander zu trennen. Hierzu wurde die Kraft mit einer Geschwindigkeit von 5mm pro Minute erhöht. Die Beispiele belegen, dass die Adhäsion zwischen der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und der zweiten Kunststoffkomponente (K2) durch die Verwendung eines Polyethylenimins (PEI) deutlich verbessert wird, wenn die Oberflächenzusammensetzung (OZ) der ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und/oder die zweite Kunststoffkomponente (K2) ein Polyethylenimin (PEI) enthält. Zur Steigerung der Adhäsion ist es ausreichend, wenn eine der beiden Kunststoffkomponenten (K1/K2) eine Polyethylenimin (PEI) enthält. Noch bessere Adhäsionswerte werden erreicht, wenn sowohl OZ als auch K2 ein Polyethylenimin (PEI) enthalten.
Tabelle 1
Figure imgf000026_0001
Tabelle 2
Beispiele CK 1 a) 1 b) 5a) 2a) 3a) 4a) 6a)
K1 1 1 5 2 3 4 6
K2
PA6 (Relative Viskosität) 2,2 2,2 2,2 2,2 2,7 2,7 2,7
Lupasol WF 0 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5
Zugfestigkeit (MPa) 16 19 19 19 18 20 21

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und b) Anformen einer zweiten Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält, an die Oberfläche von K1 , wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylenimin (PEI) ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 600 bis 300 000 g/mol hat.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylenimin (PEI) primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen enthält, wobei das Verhältnis von primären zu sekundären zu tertiären Aminogruppen im Bereich von 1 : 0,8 : 0,5 bis 1 : 1 ,3 : 0,8 liegt. 4. Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylenimin (PEI) ein hyperverzweigtes Polymer mit einem Verzweigungsgrad DB im Bereich von 10 bis 99 % ist, wobei DB definiert ist als DB (%) = 100 x (T + Z) / (T + Z + L), wobei T die mittlere Anzahl der terminal gebundenen Monomereinheiten, Z die mittlere Anzahl der Verzweigungen bildenden Monomereinheiten und L die mittlere Anzahl der linear gebundenen Monomereinheiten in dem Polyethylenimin (PEI) bedeuten.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Compositkunststoffteil (CK) 0,01 bis 5 Gew.-% Polyethylenimin (PEI) enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compositkunststoffteils (CK).
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass OZ und K2 Polyethylenimin (PEI) enthalten.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fasermaterial (F1 ) ein Endlosfasermaterial ist.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass OZ, MZ und K2 Polyethylenimin (PEI) enthalten.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass K2 ein zweites Fasermaterial (F2) enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunststoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fasermaterial (F2) ein Kurzfasermaterial ist.
Verfahren zur Herstellung eines Compositkunstoffteils (CK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) K1 in ein Formwerkzeug eingelegt wird und in Schritt b) K2 in geschmolzenem Zustand in das Formwerkzeug eingespritzt wird.
Compositkunststoffteil (CK) enthaltend i) eine erste Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamidoberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und ii) eine zweite Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält und an die Oberfläche von K1 angeformt ist, wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
Verwendung von Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK), wobei CK i) eine erste Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamid matrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamid oberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und eine zweite Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid anformungspolymer (PAA) enthält und an die Oberfläche von K1 angeformt ist, wobei
OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
14. Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) und einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) in einem Compositkunststoffteil (CK) umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen einer ersten Kunststoffkomponente (K1 ) enthaltend ia) eine Matrixzusammensetzung (MZ), die ein Polyamidmatrixpolymer (PAM) und mindestens ein erstes Fasermaterial (F1 ) zur Verstärkung enthält, und ib) eine Oberflächenzusammensetzung (OZ), die ein Polyamid- oberflächenpolymer (PAO) enthält und eine Oberfläche von K1 bildet, und b) Anformen einer zweiten Kunststoffkomponente (K2), die ein Polyamid- anformungspolymer (PAA) enthält, an die Oberfläche von K1 , wobei OZ und/oder K2 ein Polyethylenimin (PEI) zur Verbesserung der
Adhäsion zwischen K1 und K2 enthält.
15. Compositkunststoffteil (CK) erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
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