WO2022150865A1 - Thermoplastische elastomerzusammensetzung - Google Patents
Thermoplastische elastomerzusammensetzung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022150865A1 WO2022150865A1 PCT/AT2022/060011 AT2022060011W WO2022150865A1 WO 2022150865 A1 WO2022150865 A1 WO 2022150865A1 AT 2022060011 W AT2022060011 W AT 2022060011W WO 2022150865 A1 WO2022150865 A1 WO 2022150865A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- polymer
- thermoplastic elastomer
- elastomer composition
- polynorbornene
- amorphous
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 45
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 229920000636 poly(norbornene) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000010734 process oil Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 16
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 12
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 8
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 5
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 5
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 12
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 8
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 6
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 5
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2,4-dichlorophenyl)pentyl]1,2,4-triazole Chemical compound C=1C=C(Cl)C=C(Cl)C=1C(CCC)CN1C=NC=N1 WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000001752 chlorophylls and chlorophyllins Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D31/00—Materials specially adapted for outerwear
- A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
- A41D31/28—Shock absorbing
- A41D31/285—Shock absorbing using layered materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
- A41D13/015—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means
- A41D13/0156—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means having projecting patterns
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/08—Copolymers of ethene
- C08L23/0807—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
- C08L23/0815—Copolymers of ethene with aliphatic 1-olefins
- C08L23/0823—Copolymers of ethene with aliphatic cyclic olefins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/04—Thermoplastic elastomer
Definitions
- thermoplastic elastomer composition which has outstanding damping properties and allows cost-effective processing by means of injection molding processes or comparable technologies.
- thermoplastic elastomer composition of the type mentioned at the outset in that the olefin-based polymer contains at least one cycloolefin polymer (COP) and/or at least one cycloolefin copolymer (COC).
- COP cycloolefin polymer
- COC cycloolefin copolymer
- the glass transition temperature can be set within a wide range, in particular between 45° C. and 90° C., which significantly improves the processability of the thermoplastic elastomer composition according to the invention.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung, enthaltend trans-Polynorbornen (PNR), zumindest ein Prozessöl und/oder Harz und zumindest ein amorphes und/oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis, wobei das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin- Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung zur Herstellung von Dämpfungselementen, insbesondere von Protektorelementen
Description
Thermoplastische Elastomerzusammensetzung
Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung enthaltend trans-Polynorbornen, des Weiteren zumindest ein Prozessöl und/oder Harz sowie ein amorphes und/oder teilkristallines Polymer, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung von Dämpfungselementen.
Dämpfungselemente werden in vielen Sparten der Technik benötigt. So kommen sie beispielsweise bei der Lagerung von verschiedensten mechanischen Teilen zum Einsatz, ebenso wie zur Dämpfung von Vibrationen, zum Schutz vor äußerer Krafteinwirkung oder auch zur Reduktion von körperbedingten Vibrationen.
Diese Dämpfungselemente sind üblicherweise aus einem vulkanisierten Elastomer hergestellt, das mithilfe von Vernetzungsmitteln beispielsweise in einer Presse geformt und vernetzt wird. Diese Herstellung ist aufgrund des notwendigen Baus von zumeist beheizbaren Pressformen kostenintensiv, zudem sind keine kontinuierliche Fertigung und damit hohe Durchsätze möglich.
Daher werden für eine kostengünstige Fertigung von Dämpfungselementen thermoplastische Elastomere (TPE) eingesetzt, bei welchen als Polymerbasis üblicherweise Styrol-Butadien-Kautschuke (E-SBR, S-SBR), Acryl nitrilkautschuk, Naturkautschuk, Butadienkautschuk oder auch Sonderkautschuke eingesetzt werden. Diese Materialien weisen jedoch üblicherweise nur in einem geringen Temperaturbereich tatsächlich auch die gewünschten absorbierenden Dämpfungseigenschaften auf und verlieren diese insbesondere bei Raumtemperatur und/oder höheren Gebrauchstemperaturen.
In der EP 3 042 929 Bl des Anmelders ist eine Gummimischungszusammensetzung aus trans-Polynorbornen und Silikonkautschuk für den Einsatz als Anti- Vibrationsbauelement beschrieben, das peroxidisch vernetzt wird. Dieses Material mit hervorragenden Dämpfungseigenschaften über einen weiten Temperaturbereich ist jedoch für eine thermoplastische Verarbeitung ungeeignet.
Eine ähnliche vulkanisierte Gummizusammensetzung kann auch der US 4,166,083 A entnommen werden.
In der US 4,203,884 A ist eine thermoplastische Zusammensetzung basierend auf Polynorbornen beschrieben, das mit kristallinen Polyolefinen, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen zur Senkung der Glasübergangstemperatur versetzt wird.
Auch in der US 5,312,856 A ist eine thermoplastische Zusammensetzung basierend auf Polynorbornen mit PVC bzw. chlorierten Polyolefinen offenbart.
Bei der in der US 5,266,626 A gezeigten thermoplastischen Elastomerzusammensetzung handelt es sich insbesondere um Polymerblends von Polynorbornen mit kristallinen bzw. teilkristallinen Polyolefinen.
Die in diesem Stand der Technik beschriebenen thermoplastischen Zusammensetzungen haben jeweils den Nachteil, dass sie nur über einen geringen Verlustfaktor tan ö und damit nur über mäßige Dämpfungseigenschaften verfügen. Der Verlustfaktor tan ö stellt einen wesentlichen Parameter in der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) von Kunststoffen dar. Je höher der Verlustfaktor ist, desto besser sind die Dämpfungseigenschaften des getesteten Materials.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die über herausragende Dämpfungseigenschaften verfügt und eine kostengünstige Verarbeitung mittels Spritzgussverfahren bzw. vergleichbarer Technologien erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin-Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält.
Bei dieser Elastomerzusammensetzung handelt es sich um einen sogenannten Po- lymerblend, also eine Mischung (Compound) von zwei oder mehr Polymeren, wobei keine chemischen Bindungen zwischen den Polymeren vorhanden sind. Lediglich die physikalisch wirkenden Dipol-Bindungskräfte von trans-Polynorbornen unterstützen die erzielbare Festigkeit des erfindungsgemäßen Polymerblends. Eine Verbesserung der Festigkeit durch Teilvernetzung steht zudem als zusätzliche Option zur Verfügung.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besteht darin, dass durch geeignete Auswahl der Ausgangsstoffe, insbesondere der Wahl des amorphen und/oder teilkristallinen Polymers, der verschiedenen Materialkomponenten mit unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen in Kombination mit trans-Polynorbornen eine Verarbeitung mittels Spritzguss bzw. vergleichbarer Fertigungstechnologien ermöglicht wird. Es werden hierbei thermoplastische und elastische Materialien erhalten, die aufgrund der Verwendung von amorphen oder teilkristallinen Polymeren eine verbesserte Absorption von Stoß- und Vibrationsenergie gegenüber herkömmlichen Thermoplasten aufweisen. Diese verbesserten Eigenschaften bleiben über einen weiten Temperaturbereich, insbesondere auch bei Kälte erhalten.
Unter amorphen Polymeren werden im allgemeinen Polymere verstanden, die über keine kristallinen Strukturen verfügen, vielmehr liegen die Polymerketten als knäuelartige Struktur vor. Diese gemäß der Erfindung in der trans-Polynorbornen-Ma- trix vorliegenden Polymerknäuel haben einen wesentlichen Einfluss auf die verbesserten Dämpfungseigenschaften der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung.
So hat sich insbesondere der Polymerblend NSX 100 RAE, ein trans-Polynorbornen in Kombination mit dem Prozessöl RAE (refinded aromatic extract) (ein Produkt der ASTRON Industriebeteiligungs GmbH) als besonders geeignetes Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Dämpfungselements mithilfe eines klassischen Spritzgussverfahrens erwiesen, wenn er mit zumindest einem amorphen und/oder teilkristallinen Polymer compoundiert wird, das ein Cycloolefin-Polymer (COP) und/oder ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält.
Produkte der TOPAS ADVANCED POLYMERS GMBH sind als Ausgangsmaterialien in Form von Cycloolefin-Copolymeren (COC) besonders geeignet, während die verwendeten Cycloolefin-Polymere (COP) Produkte der ZEON EUROPE GMBH sind.
Durch die Auswahl von entsprechenden Ausgangsmaterialien können die Dämpfungseigenschaften, aber auch andere physikalische und/oder chemische Eigenschaften der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Hierbei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass zusätzlich zumindest ein weiteres amorphes oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis vorgesehen ist, das vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVAC), Polyvinylchlorid (PVC), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) enthält.
So ist in einer Ausführung der Erfindung das amorphe und/oder teilkristalline Polymer teilweise durch einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) ersetzt. Damit wird eine erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung erhalten, die annähernd die gleichen dämpfenden und mechanischen Eigenschaften wie ohne den Zusatz von SBR aufweist, jedoch kostengünstiger herzustellen ist.
Besonders gute Dämpfungseigenschaften des Materials werden erzielt, wenn die erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung zumindest ein Prozessöl enthält, das je nach gewünschter Gebrauchstemperatur aromatisch, paraffinisch oder naphthenisch ist. Diese Prozessöle haben einen entscheidenden Einfluss auf die Glasübergangstemperatur des Polymerblend, wodurch je nach Wahl des Prozessöls thermoplastische Elastomere mit unterschiedlichen Funktionalitäten erhalten werden.
So wird bei der jeweiligen Gebrauchstemperatur ein hoher Verlustfaktor tan ö >0,3, vorzugsweise >1 erhalten, woraus sich eine hohe Stoßenergieabsorption bzw. hohe Vibrationsdämpfung ergibt. Die Einstellung des Gebrauchstemperaturbereichs erfolgt durch geeignete Auswahl der Polymermischung, nämlich der Wahl des zumindest einen Prozessöls und/oder Harzes sowie des zumindest einen amorphen bzw. teilkristallinen Polymers. Ebenso lassen sich dadurch auch mechanische Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit und Steifigkeit des Materials sowie die Härte in einem Bereich von 10 bis 95 Shore A einstellen.
Durch geeignete Auswahl der COC bzw. COP oder auch durch Kombinationen und Mischungen dieser beiden Produktgruppen kann die Glasübergangstemperatur in einem weiten Bereich, insbesondere auch zwischen 45°C und 90°C eingestellt werden, was die Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung wesentlich verbessert.
In weiteren Ausführungen der Erfindung enthält die erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung weitere Zusatzstoffe, die die mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften der Zusammensetzung, insbesondere auch deren Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, weiter verbessern. Hierbei kommen insbesondere Lichtstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Antioxidantien und Füllstoffe, insbesondere silanisierte Kieselsäure oder Ruß zum Einsatz.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Elastomers auf Basis von trans-Polynorbornen in Form eines Polymer- blends gelöst, wobei trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz sowie mit zumindest einem amorphen oder teilkristallinen Polymer compoun- diert wird, und das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin-Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält. Dieser Poly- merblend kann nachfolgend granuliert oder als Endloshalbzeug anschließend auf einer konventionellen Spritzgussanlage oder mittels vergleichbarer Fertigungstechnologie verarbeitet werden.
Eine besonders bevorzugte thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der Erfindung wird erhalten, wenn das Massenverhältnis von trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz zum zumindest ein amorphes oder teilkristallinen Polymer 1 : 10 bis 10: 1 beträgt. Die aus derart erhaltenen Zusammensetzungen hergestellten Dämpfungselemente weisen ein ausgezeichnetes Dämpfungsverhalten auf.
Um die Beständigkeit und/oder Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung zu verbessern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass dem Polymerblend zusätzlich zumindest ein Additiv, das aus einer
Gruppe ausgewählt ist, die Lichtstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Antioxidantien und Füllstoffe, insbesondere silanisierte Kieselsäure oder Ruß enthält, zugesetzt wird.
Eine verbesserte Homogenität der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung wird erhalten, wenn die Herstellung des Polymerblends zweistufig erfolgt, wobei in einem ersten Compoundierungsschritt trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz vermischt wird, um einen ersten Polymerblend zu erhalten, und der erste Polymerblend aus dem ersten Verblendungsschritt mit zumindest einem amorphen oder teilkristallinen Polymer in einem zweiten Compoundierungsschritt vermischt wird, um einen zweiten Polymerblend zu erhalten. Hierbei können gegebenenfalls zusätzliche Additive während des ersten und/oder zweiten Compoundierungsschritt zugefügt werden.
Der erfindungsgemäße Polymerblend hat sich insbesondere zur Herstellung von Dämpfungselementen im Spritzgussverfahren bewährt. Diese Dämpfungselemente sind in weiten Bereichen einsetzbar, beispielsweise für die Herstellung von Protektoren für den Sportbereich, Vibrationsdämpfer für Präzisionsmaschinen, geräuschdämmende Elemente beispielsweise in der Automobilindustrie, Dämpfungselemente in der Tontechnik, speziell für Kopfhörer, und vieles mehr.
Eine besonders bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Zusammensetzung liegt in der Herstellung eines Protektorelements, bei dem eine Vielzahl von Dämpfungskörpern auf zumindest einer Oberfläche eines textilen Grundkörpers aufgebracht ist. Diese Dämpfungskörper sind hierbei aus einer erfindungsgemäßen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, enthaltend trans-Polynorbornen (PN ), zumindest ein Prozessöl und/oder Harz und zumindest ein amorphes und/oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis, wobei das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin-Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält, mittels Spritzgussverfahren direkt und unlösbar auf dem textilen Grundkörper aufgebracht.
Alternative Verfahren zum Aufbringen der Dämpfungskörper auf den textilen Grundkörper sind beispielsweise Spritzpressen (Transfer Molding), Gießen oder Drucken.
Im Folgenden wird anhand von nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind sechs unterschiedliche Polymerblends auf Basis von trans-Polynorbornen dargestellt, während in Tabelle 2 deren Materialeigenschaften angeführt sind.
Als Ausgangsmaterial wurde jeweils NSX RAE 100, ein kommerziell erhältliches Produkt der ASTRON Industriebeteiligungs GmbH verwendet. Hierbei handelt es sich um einen Polymerblend aus trans-Polynorbornen mit einem aromatischen Prozessöl (RAE, refinded aromatic extract) im Verhältnis 1 : 1. Dieser erste Polymerblend wird anschließend auf an sich bekannte Weise mit einem der nachfolgenden amorphen bzw. teilkristallinen Polymere compoundiert.
TABELLE 1
TABELLE 2
Hierbei korrelieren die kalkulatorischen Glasübergangstemperaturen Tg mit den Untersuchungsergebnissen mittels dynamisch-mechanischer Analyse (DMA).
Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, dass Polymerblends mit COP oder COC gemäß der Erfindung (Batch 1, 5 und 6) thermoplastisch verarbeitbare Elastomere zur Verfügung stellen, die über ausgezeichnete stoß- und vibrationshemmende Eigenschaften verfügen. So weisen derartige Materialien beispielsweise durch entsprechende Materialkombinationen zwei Dämpfungspeaks bei unterschiedlichen Temperaturen auf, sodass sie über einen weiten Temperaturbereich über gute bis ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften verfügen. Insbesondere die Zusammensetzungen, die eine Kombination von COC E140 mit COC 6017S-04 bzw. COC 80007S-04, beides Produkte der TOPAS ADVANCED POLYMERS GMBH als teilkristalline Polyolefinkomponente aufweisen, nämlich Batch 5 und 6, weisen eine hohe Härte Shore A auf und sind dennoch thermoplastisch verarbeitbar.
Des Weiteren hat sich gezeigt, dass eine Kombination der erfindungsgemäßen Elastomerzusammensetzung bei Zusatz von Nitrilkautschuk sowie hydriertem Nitrilkautschuk eine besonders hohe Beständigkeit gegen Säuren und Basen aufweist, während ein Polymerblend mit EVAC, oder auch mit PVC, gemäß der Erfindung ein thermoplastisches Elastomer liefert, das über eine verbesserte Beständigkeit gegen UV-Bestrahlung und Ozon verfügt.
In der nachfolgenden Tabelle 3 wurden die Materialeigenschaften einer herkömmlichen vulkanisierten Gummimischung A basierend von Polynorbornen mit der Bezeichnung NSX der Firma ASTRON Industriebeteiligungs GmbH mit einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung B gemäß der Erfindung verglichen. Die Elastomerzusammensetzung B ist ein erfindungsgemäßer Polymerblend mit folgenden Bestandteilen:
Elastomerzusammensetzung B: trans-Polynorbornen: 70 Teile
Prozessöl RAE: 70 Teile
COC 140: 100 Teile
Kieselsäure: 30 Teile
Silane: 3 Teile
Ozon-Alterungsschutz: 4 Teile
UV-Schutz: 3 Teile
Gesamt: 280 Teile
Es wurden aus beiden Polymerblends A und B Dämpfungselemente für Gelenksprotektoren gefertigt und ihre Materialeigenschaften analysiert.
TABELLE 3
Tabelle 3 zeigt, dass die aus einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung mittels Spritzgussverfahren gemäß der Erfindung hergestellten Dämpfungselemente über eine höhere Härte bei geringerer Dichte, aber insbesondere über ein besseres Dämpfungsverhalten gemäß EN 1621-1 verfügen. Eine Prüfung nach EN 1621-1 ergibt eine 10-15% verbesserte Schutzleistung für jene Gelenksprotektoren, die aus dem erfindungsgemäßen thermoplastisch verarbeitbaren Elastomer gemäß Mischung B gefertigt wurden.
Ein signifikanter Unterschied dieser beiden Mischungen besteht auch in deren Verarbeitungszeit: Vulkanisierte Mischungen wie die Zusammensetzung A auf Basis von Polynorbornen benötigen eine lange Vulkanisationszeit (12 min) mit anschließender Kühlzeit (2,5 min), somit eine Gesamtzykluszeit von 14,5 min. Im Gegensatz hierzu liegt eine wesentlich geringere Verarbeitungszeit des erfindungsgemäßen Polymerblends B, nämlich 0,8 min für das gleiche Produkt vor.
Durch die Verwendung einer marktüblichen, vollautomatisierten Kunststoffspritzmaschine beträgt der Output an Produkten bis zum 15-fachen einer Vulkanisationspresse bzw. das 3-fache im Vergleich zu einer Gummi-Injektionsmaschine. Zudem sind die Anschaffungskosten für Maschinen und Formen, bedingt durch die erforderlichen Temperaturen und Drücke beim vernetzenden Gummispritzverfahren wie bei Mischung A angewandt wesentlich höher.
Ähnliche Materialwerte in einer kostengünstigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung werden erhalten, wenn das COC (z.B. COC E140) bis zu 70% seines Gewichts durch SBR. 1712 ersetzt wird.
Damit erlaubt die erfindungsgemäße thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine kostengünstige Herstellung von Dämpfungselementen, die über ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften verfügen.
In der Fig. 1 ist in einer Querschnittsansicht ein textiles Protektorelement 100 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Hierbei sind auf einem textilen Grundkörper 110, der beispielsweise aus einem üblicherweise in der Sportbekleidung verwendeten schweißabsorbierenden und atmungsaktiven Material wie Baumwolle oder Polyamid gefertigt ist, eine Vielzahl von Dämpfungskörpern 120A aufgebracht. Diese Dämpfungskörper 120A sind in dieser Ausführung der Erfindung als im Wesentlichen zylindrische Hohlkörper mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt. Selbstverständlich können die Dämpfungskörper auch andere Formen aufweisen.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung dieser Dämpfungskörper 120A ist eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der Erfindung vorgesehen, die mittels Spritzpressen oder klassischer Spritzgusstechnik auf einer ersten Oberfläche 111 des textilen Grundkörpers 110 aufgebracht wird.
Alternativ hierzu können die Dämpfungskörper mittels Gießen, Drucken oder Spritzen auf der ersten Oberfläche 111 des textilen Grundkörpers aufgebracht werden.
Durch geeignete Wahl des Ausgangsmaterials, insbesondere in Bezug auf dessen Glasübergangstemperatur können die gewünschten Dämpfungseigenschaften des erfindungsgemäßen Protektorelements 100 für das jeweilige Einsatzgebiet bzw. für die jeweilige Gebrauchstemperatur eingestellt werden.
Es versteht sich, dass das Protektorelement nicht auf das oben angeführte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Vielmehr können die Dämpfungskörper unterschiedlichste Dimensionen und Formen aufweisen. Ebenso sind die verschiedensten Kombinationen von Dämpfungskörpern aus unterschiedlichem Material auf
einer oder beiden Oberflächen des textilen Grundkörpers möglich. Erfindung wesentlich ist, dass diese Dämpfungskörper direkt und unlösbar auf einem textilen Grundkörper angeordnet sind, wobei besonders bevorzugt ist, dass diese Dämpfungskörper nur über den textilen Grundkörper miteinander in Verbindung stehen und mittels thermoplastischer Verfahren direkt auf dem textilen Grundkörper aufgebracht werden.
Claims
P A T E N T A N S P R Ü C H E Thermoplastische Elastomerzusammensetzung, enthaltend trans-Polynorbor- nen (PNR), zumindest ein Prozessöl und/oder Harz und zumindest ein amorphes und/oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin-Poly- mer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält. Thermoplastische Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest ein weiteres amorphes oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis vorgesehen ist, das vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVAC), Polyvinylchlorid (PVC), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien- Kautschuk (NBR) enthält. Thermoplastische Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Prozessöl ein aromatisches, paraffinisches, und/oder naphthenisches Prozessöl ist. Thermoplastische Elastomerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest ein weiteres Additiv enthalten ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Lichtstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Antioxidantien und Füllstoffe, insbesondere silanisierte Kieselsäure oder Ruß, enthält. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Elastomers (TPE) auf Basis von trans-Polynorbornen als Polymerblend nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz sowie mit zumindest einem amorphen oder teilkristallinen Polymer com- poundiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cycloolefin-Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin- Copolymer (COC) enthält. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz zum zumindest ein amorphes oder teilkristallinen Polymer 1 : 10 bis 10: 1 beträgt. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polymerblend zusätzlich zumindest ein Additiv, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Lichtstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Antioxidantien und Füllstoffe, insbesondere silanisierte Kieselsäure oder Ruß enthält, zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Polymerblends zweistufig erfolgt, wobei in einem ersten Compoundierungsschritt trans-Polynorbornen mit zumindest einem Prozessöl und/oder Harz vermischt wird, um einen ersten Polymerblend zu erhalten, und der erste Polymerblend aus dem ersten Verblendungsschritt mit zumindest einem amorphen oder teilkristallinen Polymer in einem zweiten Compoundierungsschritt vermischt wird, um einen zweiten Polymerblend zu erhalten. Verwendung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Dämpfungselementen im Spritzgussverfahren. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement ein Protektorelement (100) mit einem textilen Grundkörper (110), auf dessen zumindest einer Oberfläche (111, 112) eine Vielzahl von Dämpfungskörpern (120A, 120B, 120C) aufgebracht ist, wobei die Dämpfungskörper (120A, 120B, 120C) aus einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, enthaltend trans-Polynorbornen (PNR), zumindest ein Prozessöl und/oder Harz und zumindest ein amorphes und/oder teilkristallines Polymer auf Olefinbasis, mittels Spritzgussverfahren direkt und unlösbar aufgebracht sind, wobei dass das Polymer auf Olefinbasis zumindest ein Cyclo- olefin-Polymer (COP) und/oder zumindest ein Cycloolefin-Copolymer (COC) enthält.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50013/2021A AT524586B1 (de) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | Protektorelement |
| ATA50012/2021A AT524697B1 (de) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | Thermoplastische elastomerzusammensetzung |
| ATA50013/2021 | 2021-01-18 | ||
| ATA50012/2021 | 2021-01-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022150865A1 true WO2022150865A1 (de) | 2022-07-21 |
Family
ID=80050718
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/AT2022/060012 WO2022150866A1 (de) | 2021-01-18 | 2022-01-18 | Protektorelement |
| PCT/AT2022/060011 WO2022150865A1 (de) | 2021-01-18 | 2022-01-18 | Thermoplastische elastomerzusammensetzung |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/AT2022/060012 WO2022150866A1 (de) | 2021-01-18 | 2022-01-18 | Protektorelement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (2) | WO2022150866A1 (de) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4166083A (en) | 1977-03-04 | 1979-08-28 | Nippon Zeon Co. Ltd. | Rubber composition and process for preparation thereof |
| US4203884A (en) | 1979-04-19 | 1980-05-20 | Monsanto Company | Thermoplastic compositions of polynorbornene and polyolefin resin |
| US5266626A (en) | 1989-02-22 | 1993-11-30 | Norsolor | Thermoplastic elastomer based on an ethylene/α-olefin copolymer and on polynorbornene |
| US5312856A (en) | 1989-11-08 | 1994-05-17 | Marius Hert | Thermoplastic elastomer based on polynorbornene and polyvinyl chloride |
| US20050080190A1 (en) * | 2001-12-21 | 2005-04-14 | Maurizio Galimberti | Tyre comprising a cycloolefin polymer tread band and elastomeric composition used therein |
| EP3042929B1 (de) | 2015-01-08 | 2017-10-11 | Gerhard Karall | Gummimischungszusammensetzung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060199456A1 (en) | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Taylor David S | Flexible material and method of manufacturing the flexible material |
| ITVR20100130A1 (it) * | 2010-06-28 | 2011-12-29 | Dainese Spa | Dispositivo di protezione ed articolo indossabile includente detto dispositivo di protezione |
| WO2014005208A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | Johnston Christine | Outerwear for sports played on ice |
| FR3035300B1 (fr) * | 2015-04-24 | 2018-02-16 | Hg3 S.A.R.L. | Protection corporelle |
| WO2017177251A1 (de) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Gerhard Karall | Körperschutzelement |
| AT521460B1 (de) | 2018-10-01 | 2020-02-15 | Karall Gerhard | Funktionswäsche |
-
2022
- 2022-01-18 WO PCT/AT2022/060012 patent/WO2022150866A1/de active Application Filing
- 2022-01-18 WO PCT/AT2022/060011 patent/WO2022150865A1/de active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4166083A (en) | 1977-03-04 | 1979-08-28 | Nippon Zeon Co. Ltd. | Rubber composition and process for preparation thereof |
| US4203884A (en) | 1979-04-19 | 1980-05-20 | Monsanto Company | Thermoplastic compositions of polynorbornene and polyolefin resin |
| US5266626A (en) | 1989-02-22 | 1993-11-30 | Norsolor | Thermoplastic elastomer based on an ethylene/α-olefin copolymer and on polynorbornene |
| US5312856A (en) | 1989-11-08 | 1994-05-17 | Marius Hert | Thermoplastic elastomer based on polynorbornene and polyvinyl chloride |
| US20050080190A1 (en) * | 2001-12-21 | 2005-04-14 | Maurizio Galimberti | Tyre comprising a cycloolefin polymer tread band and elastomeric composition used therein |
| EP3042929B1 (de) | 2015-01-08 | 2017-10-11 | Gerhard Karall | Gummimischungszusammensetzung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022150866A1 (de) | 2022-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69112250T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer thermoplastische Elastomerzusammensetzung. | |
| DE19845235C2 (de) | Verbundkörper aus Polyacetal und Styrol-Olefin-Elastomeren und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE102009014075A1 (de) | Neue Legierungszusammensetzung aus thermoplastischem Elastomer und Harz und ihr Herstellungsverfahren | |
| DE19815895C2 (de) | Hydrierte Blockcopolymere, diese enthaltende Zusammensetzungen und Formkörper | |
| DE102009006394A1 (de) | Thermoplastische Elastomerzusammensetzung und Verbundformteil | |
| EP1225036B1 (de) | Verbundkörper | |
| DE102009003669A1 (de) | Kautschukmischung mit verbessertem Steifigkeitsverhalten und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE4437730B4 (de) | Zusammensetzungen auf der Basis von Polyphenylensulfid mit verbesserter Stoßfestigkeit und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE3409414C2 (de) | Polyamid-Gummi-Gemisch | |
| EP0737712B1 (de) | Polypropylen-Formmasse mit antistatischer Ausrüstung und niedrigem Fogging | |
| DE102015007200A1 (de) | Härteeinstellung von thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen durch Kombination von Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren | |
| DE69606649T2 (de) | Vibrationendämpfendes und/oder isolierendes vulkanisat mit hoher temperaturbeständigkeit | |
| DE69701976T2 (de) | Thermoplastisches elastomer | |
| DE2618954B2 (de) | Thermoplastische Elastomerzusammensetzung | |
| DE2927935A1 (de) | Vernetzte kraftfahrzeugteile sowie verfahren zu deren herstellung | |
| DE1570090C3 (de) | Verfahren zur verbesserten S-Vulkanisation von Äthylen-Propylen-Terpolymerisate enthaltenden Elastomerengemischen | |
| WO2022150865A1 (de) | Thermoplastische elastomerzusammensetzung | |
| DE3248392C2 (de) | ||
| AT524697B1 (de) | Thermoplastische elastomerzusammensetzung | |
| DE2716563A1 (de) | Stosstangen fuer motorfahrzeuge und deren herstellung | |
| DD283407A5 (de) | Feuchtigkeitsvernetzbare elastoplastische zusammensetzung und deren verwendung | |
| DE69117560T2 (de) | Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Formgegenständes aus thermoplastischen Elastomeren | |
| EP1158018A1 (de) | Verwendung eines modifizierten Polypropylencompounds für die Herstellung von Anbauteilen in der Automobilindustrie | |
| DE69411349T2 (de) | Thermoplastische Zusammensetzungen auf Basis von Nylon und Polyacrylkautschuk | |
| DE102007049190B4 (de) | Verfahren zur Herstellung und Verwendung thermoplastischer Elastomere |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22703264 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22703264 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |