EP0000783B1 - Polypropylen-Formmasse - Google Patents
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Definitions
- Polypropylene in particular highly crystalline polypropylene, is a valued material as a molding material, because it is e.g. characterized by easy processability and leads to molded parts that have good heat resistance and high rigidity.
- a well-known disadvantage of polypropylene is, however, that its toughness (roughly the fracture toughness according to DIN 53 443) decreases very strongly with temperatures that are below its glass point - that is about + 4 ° C. In practice, this means that at temperatures below + 4 ° C the useful value of molded parts made of polypropylene is considerably restricted.
- thermoplastic polymers include, in particular, copolymers made from higher amounts of ethylene and lower amounts of an alkyl ester of acrylic or methacrylic acid (cf. AT-A-237 286).
- thermoplastic copolymers in polypropylene molding compositions, however, must be bought with a certain disadvantage, namely a noticeable drop in the stiffness values (for example in the tensile modulus of elasticity according to DIN 53 457).
- polypropylene molding compositions which are composed of (1) a certain polypropylene, (2) a certain thermoplastic copolymer made from (2.1) ethylene and (2.2) n-butyl acrylate and (3) one certain inorganic, platelet-shaped filler.
- Processing aids stabilizers, colorants, flame retardants etc.
- the new molding compositions can be produced directly from these components or, as has been practiced many times in comparable cases, via a concentrate of the filler (3) in one of the polymerization components (1) or (2). It goes without saying that care is taken to ensure that the components are distributed as homogeneously as possible; - i.e. that the other components are expediently worked in via the molten state of the polypropylene and under intensive mixing conditions, for example in a twin-screw kneader.
- the molding compositions according to the invention can be used for processing polypropylene Molding compounds used in conventional processing machines can be processed into the usual molded parts known and customary for polypropylene, for example into films, profiles, plates, hollow bodies and body parts.
- This mixture is homogenized in a twin-screw kneader at a temperature of about 220 ° C., extruded in strands, cooled and granulated.
- Test specimens are injection molded from the granules thus obtained at melt temperatures of 220 ° C., specifically for determining the tensile modulus of elasticity in accordance with DIN 53 457, as a measure of the rigidity and fracture toughness in accordance with DIN 53 443 B (25 mm dome radius) Measure of toughness.
- Example 1 is repeated with the two only exceptions that both the talc and the copolymer are eliminated.
- the stiffness of the molding compositions according to the invention is approximately the same as that of polypropylene; the cold toughness is much better in the molding compositions according to the invention than in the polypropylene.
- Very surprising is the positive finding that the absolute values of toughness are so high for the molding compositions according to the invention, since the addition of platelet-shaped talc in comparable other polypropylene molding compositions is known to significantly reduce their toughness values.
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Description
- Polypropylen, insbesondere hochkristallines Polypropylen, ist ein als Formasse geschätzter Werkstoff, da es sich z.B. durch leichte Verarbeitbarkeit auszeichnet und zu Formteilen führt, die eine gute Wärmeformbeständigkeit und eine hohe Steifigkeit haben.
- Ein bekannter Nachteil des Polypropylens ist indessen, daß seine Zähigkeit (etwa die Bruchzähigkeit nach DIN 53 443) sehr stark abnimmit mit Temperaturen, die unterhalb seines Glaspunkts - also ca. +4°C - liegen. Diese bedeutet für die Praxis, daß bei Temperaturen unterhalb von +4°C der Gebrauchswert von Formteilen aus Polypropylen erheblich eingeschränkt ist.
- Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Kältezähigkeit von Polypropylen-Formassen zu verbessern.
- Ein relativ gelungener - und inzwischen auch praktisch ausgeübter - Versuch besteht darin, in die Formassen zusätzlich zum Polypropylen untergeordnete Mengen bestimmter anderer linearer, thermoplastischer Polymerisate einzubringen. Zu diesen zusätzlichen thermoplastischen Polymerisaten zählen insbesondere auch Mischpolymerisate aus übergeordneten Mengen Äthylen und untergeordneten Mengen eines Alkylesters der Acryl- bzw. Methacrylsäure (vgl. AT-A-237 286).
- Die guten Eigenschaften. die ein Zusatz der genannten thermoplastischen Mischpolymerisate in Polypropylen-Formmassen mit sich bringt, müssen indes wiederum mit einem gewissen Nachteil erkauft werden, nämlich einem deutlich spürbaren Abfall in den Steifigkeitswerten (etwa im Zug-E-Modul nach DIN 53 457).
- Eine Aufgabenstellung zur vorliegenden Erfindung war es dementsprechend, Polypropylen-Formmassen der vorstehend geschilderten Gattung aufzuzeigen, die nicht nur eine gute Kältezähigkeit, sondern auch gute Steifigkeitswerte mit sich bringen.
- Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann mit Polypropylen-Formmassen, die aufgebaut sind aus (1) einem bestimmten Polypropylen, (2) einem bestimmten thermoplastischen Mischpolymerisat aus (2.1) Äthylen und (2.2) n-Butylacrylat sowie (3) einem bestimmten anorganischen, plättchenförmigen Füllstoff.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine Polypropylen-Formasse
- (1) 60 bis 85 Volumenteilen eines einen kristallinen Anteil von über 90, vorzugsweise über 95, % sowie einen Schmelzindex (2,16 kg, 230°C) von 0,5 bis 5 aufwesenden Polypropylens,
- (2) 15 bis 35 Volumenteilen eines einen Schmelzindex (2,16 kg, 230°C) von 0,5 bis 5, einen Zug-E-Modul (nach DIN 53 457) von weniger als 1 000 Nmm-2 sowie eine Glastemperatur von weniger als -20°C aufweisenden Mischpolymerisats, das
- (2.1) 100 Gewichtsteile Äthylen und
- (2.2) 30 bis 55 Gewichtsteile des Esters der Acrylsäure mit n-Butanol
einpolymerisiert enthält, sowie - (3) 2 bis 8 Volumenteile eines plättchenförmigen Talkums, der ein Seitenverhältnis (Plättchendicke : Plättchendurchmesser) von 1 : 10 bis 1 : 300, sowie eine Plättchendicke von 0,01 bis 2 pm hat,
- Zur stofflichen Seite der neuen Formmassen ist im einzelnen das folgende zu sagen:
- (1) Polypropylene mit den geforderten Kenndaten sind aus der Polymerchemie als solche bekannt und im Hanel erhältlich, so daß sich nähere Ausführungen erübrigen.
- (2) Für die thermoplastischen - also im unvernetzten Zustand vorliegenden - Mischpolymerisate aus Äthylen, und einer Ester-Komponente gilt sinngemäß das zum Polypropylen (1) Gesagte. Es ist jedoch ergänzend festzustellen, daß die Mischpolymerisate, die aus 100 Gewichtsteilen Äthylen und 30 bis 55 Gewichtsteilen der Ester-Komponente aufgebaut sind, zu etwa 65 bis 77 Gewichtsprozent aus einpolymerisiertem Äthylen und - auf 100% ergänzend -zu etwa 35 bis 23% Gewichtsprozent aus einpolymerisiertem Ester bestehen.
- (3) Der anorganische plättchenförmige Füllstoff mit den geforderten Kenndaten ist ein entsprechend dimensioniertes Talkum. Der Füllstoff kann - wie einschlägig üblich - vorbehandelt sein, z.B. zur Verbesserung der Haftfestigkeit und Verträglichkeit gegenüber der Polymermatrix. Als Mittel zu einer solchen Vorbehandlung seien - beispielhaft - genannt Stearate und Polymerdispersionen.
- (4) Falls gewünscht, können die erfindungsgemäßen Formassen zusätzlich zu den Komponenten (1), (2) und (3) einschlägig übliche Hilfs- bzw. Zusatzstoffe in den üblichen Mengen enthalten, z.B.
- Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, farbgebende Stoffe, flammhemmende Stoffe etc.
- Das Herstellen der neuen Formmassen aus ihren Komponenten kann unmittelbar aus diesen erfolgen oder - wie in vergleichbaren Fällen einschlägig vielfach geübt - über ein Konzentrat des Füllstoffs (3) in einer der Polymerisationskomponenten (1) oder (2). Es versteht sich von selbst, daß man für eine möglichst homogene Verteilung der Komponenten untereinander Sorge trägt; - d.h. daß man zweckmäßigerweise über den schmelzflüssigen Zustand des Polypropylens und unter intensiven Mischbedingungen die anderen Komponenten zuarbeitet, etwa in einem Zweischneckenkneter.
- Die erfindungsgemäßen Formmassen können auf den zur Verarbeitung von Polypropylen-Formmassen gängigen Verarbeitungsmaschinen zu den für Polypropylen bekannten und üblichen Formteilen verarbeitet werden, z.B. zu Folien, Profilen, Platten, Hohlkörpern und Karosserieteilen.
- Es wird ausgangen von einem Gemisch aus
- (1) 70 Volumenteilen eines einen kristallinen Anteil von 95% sowie einen Schmelzindex (2,16 kg, 230°C) von 2,0 aufweisenden grießförmigen Polypropylens,
- (2) 25 volumenteilen eines einen Schmelzindex (2,16 kg, (230°C) von 1,5 einen Zug-E-Modul (nach DIN 53 457) von 30 Nmm-2 sowie eine Glastemperatur von <-100°C aufweisenden grießförmigen Mischpolymerisats, das
- (2.1) 100 Gewichtsteile Äthylen sowie
- (2.2) 30 Gewichtsteile des Esters der Acrylsäure mit n-Butanol
einpolymerisiert enthält, sowie - (3) 5 Volumenteilen eines plättchenförmigen Talkums, das ein Seitenverhältnis (Plättchendicke : Plättchendurchmesser) von 1 : 10 bis 1 : 200, sowie eine Plättchendicke von 0,02 bis 1 µm hat.
- Dieses Gemisch wird in einem Zweischneckenkneter bei einer Temperatur von etwa 220°C homogenisiert, in Strängen ausgepreßt, abgekühlt und granuliert.
- Aus dem so erhaltenen Granulat werden bei Massetemperaturen von 220°C Prüfkörper spritzgegossen, und zwar für die Bestimmung des Zug-E-Moduls nach DIN 53 457, als Maß für die Steifigkeit und der Bruchzähigkeit nach DIN 53 443 B (25 mm Kalottenradius) als Maß für die Zähigkeit.
- Die an den Prüfkörpern ermittelten Werte sind'in der unten stehenden Tabelle angegeben.
- Das Beispiel wird wiederholt mit der einzigen Ausnahme, daß das Talkum in Wegfall kommt.
- Die in den entsprechenden Prüfkörpern ermittelten Werte finden sich ebenfalls in der Tabelle.
- Das Beispiel 1 wird wiederholt mit den beiden einzigen Ausnahmen, daß sowohl das Talkum als auch das Mischpolymerisat in Wegfall kommen.
- Die an den dabei erhaltenen Prüfkörpern gefundenen Werte sind wiederum in der Tabelle angegeben.
- Wie die Tabelle zeigt, ist die Steifigkeit bei den erfindungsgemäßen Formmassen etwa gleichgroß wie beim Polypropylen; die Kältezähigkeit ist bei den erfindungsgemäßen Formmassen sehr viel besser als beim Polypropylen. Sehr überraschend ist der positive Befund, daß die Absolutwerte der Zähigkeit bei den erfindungsgemäßen Formmassen so hoch liegen, da ein Zusatz von plättchenförmigem Talkum in vergleichbaren anderen Polypropylen-Formmassen deren Zähigkeitswerte bekanntlich in erheblichem Maße drückt.
wobei die Summe der Volumenteile unter (1), (2) und (3) 100 Volumenteile beträgt.
Claims (1)
1. Polypropylen-Formasse aus
wobei die Summe der Volumenteile unter (1), (2) und (3) 100 Volumenteile beträgt.
(1) 60 bis 85 Volumenteilen eines einen kristallinen Anteil von über 90% sowie einen Schmelzindex (2,16 kg, 230°C) von 0,5 bis 5 aufweisenden Polypropylens,
(2) 15 bis 35 Volumenteilen eines einen Schmelzindex (2,16 kg, 230°C) von 0,5 bis 5, einen Zug-E-Modul (nach DIN 53 457) von weniger als 1 000 Nmm-2 sowie eine Glastemperatur von weniger als -20°C aufweisenden Mischpolymerisats, das
einpolymerisiert enthält, sowie
(2.1) 100 Gewichtsteile Äthylen und
(2.2) 30 bis 55 Gewichtsteile des Esters der Acrylsäure mit n-Butanol
einpolymerisiert enthält, sowie
(3) 2 bis 8 Volumenteile eines plättchenförmigen Talkums, der ein Seitenverhältnis (Plättchendicke : Plättchendurchmesser) von 1 : 10 bis 1 : 300, sowie eine Plättchendicke von 0,01 bis 2 pm hat,
wobei die Summe der Volumenteile unter (1), (2) und (3) 100 Volumenteile beträgt.
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