PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10156057B4 15.11.2007
Titel Polypropylenharz-Zusammensetzung
Anmelder Hyundai Motor Co., Seoul, KR;
LG Caltex Oil Corp., Seoul/Soul, KR
Erfinder Jung, Soon-Joon, Hwasung, Kyoungki, KR;
Choi, Jae-Rim, Daejon, KR;
Park, Bong-Hyun, Kunpo, Kyoungki, KR
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Anmeldedatum 15.11.2001
DE-Aktenzeichen 10156057
Offenlegungstag 13.03.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse C08L 23/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C08L 15/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C08J 5/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60R 21/205(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polypropylenharz-Zusammensetzung und insbesondere die Polypropylenharz-Zusammensetzung, welche umfasst: (A) nur ein Propylen-Polymer, umfassend ein Propylen-Ethylen-Copolymer mit einer bestimmten Grenzviskosität und/oder ein Propylen-Homopolymer mit einer bestimmten Pentaden-Fraktion (% mmmm); (B) einen Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuk, umfassend Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer; (C) einen Styrol-Copolymer-Kautschuk; (D) ein mit einem polare Reste enthaltenden Harz modifiziertes Polypropylen oder einen Polyolefinpolyol und (E) einen anorganischen Füllstoff. Die Polypropylenharz-Zusammensetzung erweist sich gegenüber den herkömmlichen Polypropylenharz-Zusammensetzungen als überragend hinsichtlich der Steifigkeit, Kratzbeständigkeit, im Glanz und in der Haftung an Farbe, stellt zudem ausgezeichnete Laserschnitt-Eigenschaften und verbesserte Stoßbeständigkeit bei niedriger Temperatur bereit und eignet sich daher für Fahrzeuginnenteile, wie Armaturenbretter, insbesondere ein Armaturenbrett, das integral einen Airbag einschließt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Polypropylenharze sind bei Fahrzeugaußenteilen, einschließlich Fahrzeugstoßstangen, sowie Fahrzeuginnenteilen, einschließlich Armaturenbrettern und Säulen, ausgiebig verwendet worden, da sie ausgezeichnete Fließfähigkeit, Stoßfestigkeit, chemische Beständigkeit sowie geringe Kosten aufweisen und eine kleine spezifische Dichte besitzen. Im Fall von Fahrzeuginnenteilen, wie Armaturenbrettern, insbesondere einem Armaturenbrett, das integral einen Airbag einschließt, wird jedoch ein Airbag innerhalb des Armaturenbretts angebracht, nachdem der Abschnitt, an dem der Airbag verstaut wird, aufgeschnitten und dann dieser Abschnitt verdeckt wird, was zu lästigen Komplikationen und schlechtem Aussehen führt. Wird dagegen ein Airbag integral innerhalb des Armaturenbretts untergebracht, um solche Komplikationen zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, dass sich der Airbag bei einem Unfall nicht öffnet. Daher ist es erforderlich, die Komponenten, welche einem im Armaturenbrett eingeschlossenen Airbag überdecken, durch Schneiden unter Verwendung eines Laserstrahls vorher zu schwächen, damit er sich im Notfall richtig öffnet. Folglich wird erwartet, dass das Armaturenbrett, das einen eingeschlossenen Airbag integral überdeckt, ausgezeichnete physikalische Eigenschaften und Haftung an die Farbe aufweist und zusätzlich gegenüber Laserschnitt beständig ist, damit sich der Airbag im Notfall richtig öffnet. Zudem muss es ausgezeichnete Stoßfestigkeit bei niedriger Temperatur aufweisen, damit keine Bruchteile davon gebildet werden, wenn sich der Airbag aufbläst.

Es wurden Polypropylenharz-Zusammensetzungen für Fahrzeuginnenteile, wie ein Armaturenbrett, entwickelt, die gute Steifigkeit und physikalische Eigenschaften bereitstellen und sich daher für die direkte Lackierung ohne Vorbehandlung eignen, aber es wurde keine Polypropylenharz-Zusammensetzung entwickelt, die sich für ein Armaturenbrett eignet, das integral einen Airbag einschließt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in der US-Patentanmeldung Nr. 09/749,698 die Polypropylenharz-Zusammensetzung offenbart, die sich für das Armaturenbrett eignet, das ausgezeichnete physikalische Eigenschaften und Haftung an Farbe aufweist. Die in der US-Patentanmeldung Nr. 09/749,698 offenbarte Polypropylenharz-Zusammensetzung hat zwar ausgezeichnete Steifigkeit, physikalische Eigenschaften und Haftung, es besteht aber die Gefahr, dass sich beim Aufblasen eines Airbags aufgrund der verringerten Stoßfestigkeit bei niedriger Temperatur nach Vorbehandlung mit einem Laserstrahl Bruchstücke bilden.

Daher besteht ein großer Bedarf an der Entwicklung einer Polypropylenharz-Zusammensetzung mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, Haftung an Farben und zudem hervorragender Niedertemperatur-Stoßfestigkeit, die für eine Airbageinsatzöffnung in der Automobilindustrie erforderlich sind.

Aus der US 5,286,776 ist eine verstärkte Polypropylenharz-Zusammensetzung bekannt, die ein mit einer Organosilanverbindung modifiziertes Polypropylen, ein nichtkristallines Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer und ein Styrol-Blockpolymer umfasst.

Die EP 476926 offenbart ein polypropylenbasiertes Harz, das im Wesentlichen aus einem Polypropylenharz oder einem Block-Copolymer aus Propylen und Ethylen sowie einem Talkpulver besteht.

Schließlich ist aus der EP 527633 ein Harz bekannt, das ein Polypropylen, ein Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Polypropylenharz-Zusammensetzung mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, wie Steifigkeit, Kratzfestigkeit, Glanz und Haftung an Farben, Laserschnitt-Eigenschaften und einer stark erhöhten Niedertemperatur-Stoßfestigkeit, umfassend: ein Propylen-Polymer, umfassend ein Propylen-Ethylen-Copolymer und ein Propylen-Homopolymer; einen Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuk, umfassend einen Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und ein Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer; einen Styrol-Copolymer-Kautschuk, ein polare Reste enthaltendes Harz und einen anorganischen Füllstoff.

Eingehende Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist durch eine Polypropylenharz-Zusammensetzung charakterisiert, umfassend:

  • (A) 30 bis 70 Gew.-% eines Propylen-Polymers, umfassend 5 bis 30 Gew% Propylen-Homopolymer und 70 bis 100 Gew.-% Propylen-Ethylen-Copolymer;
  • (B) 10 bis 30 Gew.-% eines Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuks, der 60 bis 95 Gew.-% Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und 5 bis 40 Gew.-% Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer umfasst, wobei das Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer und der Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk verschieden sind.
  • (C) 1 bis 10 Gew.-% Styrol-Copolymer-Kautschuk, umfassend 10 bis 50 Gew.-% Polymerblöcke aus Styrol oder dessen Derivat, 50 bis 90 Gew.-% Polymerblöcke, die mit mindestens einer Substanz, ausgewählt aus Ethylen, Isopren, Butylen, Butadien und Propylen, copolymerisiert sind;
  • (D) 1 bis 7 Gew.-% eines polare Reste enthaltenden Harzes, umfassend ein modifiziertes Polypropylen, das in einem Pfropfverhältnis von 0,5 bis 6,0 Gew.-% gepfropft ist, einen Polyolefinpolyol oder ein Gemisch davon; und
  • (E) 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Bariumsulfat, Kaliumcarbonat und Wollastonit.

Die erfindungsgemäße Polypropylenharz-Zusammensetzung stellt ein Fahrzeuginnenmaterial bereit, das sich für ein Armaturenbrett eignet, das mittels Spritzgießen integral einen Airbag einschließt. Das einen Airbag integral einschließende Armaturenbrett, das ausgezeichnete Laserschnitt-Eigenschaften und Niedertemperatur-Stoßfestigkeit besitzt, wird aus dem Formgegenstand durch Beschichten ohne Grundierungsbehandlung und durch Einbau des Airbags hergestellt.

Nachstehend wird eine eingehende Beschreibung jeder Komponente, welche die erfindungsgemäße Polypropylenharz-Zusammensetzung ausmacht, bereitgestellt.

(A) Propylen-Polymer

Ein von der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammenzetzung umfasstes Propylen-Copolymer ist ein kristallines Polymer, das ein Propylen-Ethylen-Copolymer umfasst, das Ethylene und/oder ein Propylen-Homopolymer enthält.

Das Propylen-Homopolymer hat einen mittels 13C-NMR gemessenen Pentaden-Anteil (% mmmm) von mehr als 96%, vorzugsweise mehr als 96,5 und stärker bevorzugt mehr als 97%. Ist der Pentaden-Anteil kleiner als 96%, verschlechtern sich die Steifigkeit und Wärmebeständigkeit der Polypropylenharz-Zusammensetzung. Zudem liegt die Grenzviskosität [&eegr;] des erfindungsgemäßen Propylen-Polymers, gemessen in Decalin bei 135°C, im Bereich von 0,7 bis 2,5 dl/g, vorzugsweise im Bereich von 0,85 bis 2,2 dl/g und stärker bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 2,0 dl/g. Ist die Grenzviskosität [&eegr;] niedriger als 0,7 dl/g, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit der geformten Polypropylenharz-Zusammensetzung. Übersteigt sie 2,5 dl/g, verschlechtert sich die Fließfähigkeit, so dass die Qualität des schließlich geformten Produkts verschlechtert und die Arbeitsbedingungen schlecht werden.

Das Propylen-Ethylen-Copolymer umfasst einen Ethylengehalt von 3 bis 20% und vorzugsweise 5 bis 15%. Die Grenzviskosität [&eegr;] des erfindungsgemäßen Propylen-Ethylen-Blockcopolymers, gemessen in Decalin bei 135°C, liegt im Bereich von 3,0 bis 6,0 dl/g, vorzugsweise über 3,5 dl/g und stärker bevorzugt über 4,0 dl/g.

Für gut ausgewogene Stoßfestigkeits- und Fließfähigkeitseigenschaften wird empfohlen, dass die Zusammensetzung aus dem Propylen-Homopolymer und dem Propylen-Ethylen-Copolymer im Bereich von 5 bis 30:70 bis 100 Gew.-% und stärker bevorzugt im Bereich von 5 bis 20:80 bis 100 Gew.-% liegt. Das Propylen-Homopolymer liefert zwar überragende Steifigkeit und Wärmebeständigkeit, hat aber eine schlechte Stoßfestigkeit. Dagegen liefert das Propylen-Ethylen-Copolymer eine verbesserte Stoßfestigkeit, insbesondere bei niedriger Temperatur, hat aber schlechte Formbarkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit. Daher können sie sich gegenseitig ergänzen, wenn sie gemischt werden.

Es wird empfohlen, dass der Anteil an Propylen-Copolymer, bezogen auf das gesamte Polypropylenharz, im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, stärker bevorzugt im Bereich von 45 bis 65 Gew.-% liegt. Werden mehr als 70 Gew.-% eingesetzt, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit. Werden dagegen weniger als 30 Gew.-% eingesetzt, wird die Formbarkeit schlecht.

(B) Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuk

Ein von der erfindungsgemäßen Polypropylenherz-Zusammensetzung umfasster Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuk (B) umfasst einen Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und ein Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer und wird hinzugfügt, um die Stoßfestigkeit zu erhöhen, indem der gesamten Polypropylenharz-Zusammensetzung Elastizität verliehen wird.

Die Mooney-Viskosität [&eegr;]ML1+4 (125°C) des Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuks (EPR) ist im Bereich von 50 bis 80 dl/g, vorzugsweise im Bereich von 55 bis 70 dl/g. Ist die Mooney-Viskosität höher als 80 dl/g, verschlechtert sich das Aussehen aufgrund von schlechter Dispersion, und die mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich ebenfalls. Beträgt sie dagegen weniger als 20 dl/g, wird die Stoßfestigkeit verringert. Der Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (EPR) umfasst einen Propylengehalt von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.-%. Ist der Propylengehalt niedriger als 20 Gew.-%, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit, und wenn er 80 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Steifigkeit.

Das von der erfindungsgemäßen Polypropylenherz-Zusammensetzung umfasste Etylen-&agr;-Olefin-Copolymer ist insbesondere ein Ethylen-1-Buten-(EBM-) oder Ethylen-1-Octen-(EOM-) Copolymer und enthält vorzugsweise 12–45 Gew.-% &agr;-Olefin. EBM mit 12–45 Gew.-%, vorzugsweise 15–20 Gew.-% Butengehalt und einer Schmelzzahl von 0,5–10 g/10 min, vorzugsweise 1–5 g/10 min wird zuvor verwendet. EOM mit einem Octengehalt von 15–45 Gew.-%, vorzugsweise 25–35 Gew.-%, einer Grenzviskosität [&eegr;]ML1+4 (121°C) von 1–50 dl/g, vorzugsweise 1,5–35 dl/g und einer Dichte von 0,86–0,91 g/cm3, vorzugsweise 0,87–0,90 g/cm3 wird verwendet.

Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (EPR) und Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer werden im Bereich von 60 bis 95:40 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 80 bis 85:20 bis 15 Gew.-% miteinander gemischt, damit eine gute Stoßfestigkeits- und Steifigkeitsbalance erzielt wird. Wird nur Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (EPR) verwendet, verschlechtert sich die Steifigkeit; wird nur &agr;-Olefin-Copolymer verwendet, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit.

Es wird empfohlen, dass der Gehalt an Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuk, bezogen auf das gesamte Polypropylen-Polymer, im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 25 Gew.-% liegt. Ist der Gehalt niedriger als 10 Gew.-%, verschlechtern sich Steifigkeit und Formbarkeit; übersteigt er 30 Gew.-%, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit.

(C) Styrol-Copolymer-Kautschuk

Ein von der erfindungsgemäßen Polypropylenherz-Zusammensetzung umfasster Styrol-Copolymer-Kautschuk umfasst einen Polymerblock aus Styrol oder seinem Derivat sowie einen Polymerblock aus mindestens einer Substanz, ausgewählt aus Ethylen, Isopren, Butadien und Propylen, damit die Stoßfestigkeit verbessert wird, ohne die Steifigkeit zu verringern.

Der erfindungsgemäß verwendete Copolymer-Kautschuk besitzt mehr als 97% ungesättigte Bindungen und ist vom linearen "a-b-a" Typ oder vom nicht-linearen Typ, wobei der "a"-Block aus Styrol oder seinem Derivat gebildet wird und der "b"-Block aus mindestens einer Substanz, ausgewählt aus Ethylen, Isopren, Butadien und Propylen, gebildet wird. Der "a"-Block wird zur Verstärkung der Steifigkeit, des Glanzes, der Zugfestigkeit und der Härte der Harzzusammensetzung verwendet, und der "b"-Block wird zur Verbesserung der Verträglichkeit mit der Olefinharzzusammensetzung eingesetzt. Der "a"-Block wird im Bereich von 10 bis 50 Gew.-% verwendet. Ist der Gehalt an "a"-Block kleiner als 10 Gew.-%, verschlechtern sich Steifigkeit und Härte. Beträgt er jedoch mehr als 50 Gew.-%, wird die Verträglichkeit mit der Olefinharzzusammensetzung schlecht, was zu einer schlechten Stoßfestigkeit führt.

Es wird empfohlen, dass der Gehalt an Styrol-Copolymer-Kautschuk, bezogen auf das gesamte Polypropylen-Polymer, im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 7 Gew.-% liegt. Ist der Gehalt höher als 10 Gew.-%, verschlechtert sich der Glanz, und ist er kleiner als 1 Gew.-%, verschlechtern sich die Dehnung usw.

(D) Polare Reste enthaltendes Harz

Ein von der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung umfasstes polare Reste enthaltendes Harz ist ein modifiziertes Polypropylen, ein Polyolefinpolyol oder ein Gemisch davon.

Das modifizierte Polypropylen ist ein Polypropylen-Copolymer, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder deren Derivaten gepfropft ist, wobei Beispiele für die ungesättigte Carbonsäure Maleinsäure, Acrylsäure, m-Acrylsäure, wasserfreie Maleinsäure, Dimethylol-p-octylphenol und ein Gemisch davon umfassen. Hier wird ein Pfropfverhältnis von 0,5 Gew.-% oder höher, vorzugsweise 1,5 Gew.-% oder höher empfohlen. Ist das Pfropfverhältnis niedriger als 0,5 Gew.-%, kann es aufgrund der schlechten Haftung an Farbe durch einen äußeren Stoß zerkratzt werden.

Das von der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung umfasste Polyolefinpolyol hat an beiden Enden des gesättigten Kohlenhydrat-Grundgerüstes, das 150 bis 200 Kohlenstoffatome besitzt, polare Hydroxyl-(OH-) Gruppen gebunden. Das Polyolefinpolyol ist ein niedermolekulares Polymer mit einer Viskosität von 10 bis 16 Poise (100°C) und einem Hydroxylwert von 20 bis 80 mg KOH/g. Ist der Hydroxylwert des Polyolefinpolyols kleiner als 20 mg KOH/g, wird die Haftung an Farbe verschlechtert. Übersteigt er andererseits 80 mg KOH/g, verbessert sich die Haftung an Farbe, aber die Steifigkeit und die Stoßfestigkeit verschlechtern sich.

Das von der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung umfasste modifizierte Polypropylen und der Polyolefinpolyol können allein oder miteinander gemischt verwendet werden. Werden sie einzeln eingesetzt, wird empfohlen, dass das modifizierte Polypropylen im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Polypropylen-Zusammensetzung, liegt, und es wird empfohlen, dass der Polyolefinpolyol im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Polypropylen-Zusammensetzung, liegt. Werden die beiden Komponenten miteinander gemischt, wird empfohlen, dass der Gehalt des gemischten Harzes im Bereich von 1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Polypropylenharz-Zusammensetzung, liegt: Übersteigt der Gehalt 7 Gew.-%, können sich die Stoßeigenschaften und die Steifigkeit verschlechtern.

(E) Anorganischer Füllstoff

Ein von der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung umfasster anorganischer Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 7 &mgr;m wird aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Talk, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Wollastonit. Hinsichtlich der Dispersion und anderer Eigenschaften ist Talk mit einer kleineren mittleren Teilchengröße als 7 &mgr;m besonders bevorzugt.

Der anorganische Füllstoff wird im Bereich von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Polypropylenharz, hinzugefügt. Ist der Gehalt kleiner als 10 Gew.-%, verschlechtern sich die Steifikgeit und Wärmebeständigkeit, und übersteigt er 40 Gew.-%, verschlechtert sich die Stoßfestigkeit.

Andere Additive, die vom Durchschnittsfachmann verwendet werden, wie ein Antioxidans, ein Neutralisierungsmittel, ein antistatisches Mittel sowie ein Keimbildungsmittel, können beliebig in einer angemessenen Menge, welche das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung nicht behindert, hinzugefügt werden. Beispiele für das Antioxidans sind Phenole, Phosphate und Thiodipropionat-Synergisten, und Beispiele für das Neutralisierungsmittel sind Calciumstearat und Zinkoxid.

Die Polypropylenharz-Zusammensetzung, welche die Komponenten (A) bis (E) in der entsprechenden vorgeschriebenen Menge und, wenn gewünscht, ein zusätzliches Additiv umfasst, hat eine Schmelzzahl von 3 bis 40 g/10 min. Ist sie niedriger als 3 g/10 min, kann sich die Verarbeitbarkeit verschlechtern, und eine Fließlinie kann im Produkt auftreten. Ist sie dagegen höher als 40 g/10 min, verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Steifigkeit und Stoßfestigkeit.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung ist nicht auf ein spezielles Verfahren beschränkt. Beispielsweise können die Komponenten (A), (B), (C), (D) und (E) der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung durch ein herkömmliches mechanisches Mischverfahren hergestellt werden. Genauer gesagt, können übliche Schmelzmischmaschinen, wie ein Bambury-Mischer, ein Einzelschneckenextruder, ein Doppelschneckenextruder und ein Mehrschneckenextruder, eingesetzt werden. Es wird hier empfohlen, dass die Mischtemperatur im Bereich von 170 bis 240°C liegt.

Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann der Herstellung durch jede von verschiedenen Formungstechniken, einschließlich Extrusion, Blasformen, Spritzformen und Folienformen, unterworfen werden. Von diesen Formungstechniken wird vorzugsweise Spritzformen eingesetzt.

Die aus der erfindungsgemäßen Polypropylenharz-Zusammensetzung hergestellten geformten Fahrzeuginnenteile können unter Verwendung von modifizierter Acrylfarbe oder Urethanfarbe ohne Vorbehandlung direkt lackiert werden. Dann werden sie unter Verwendung des Laserstrahls um den Airbag eingeschnitten. Da eine besondere Infrarotfrequenz (943 cm–1) eingesetzt wird, damit eine gleichmäßige Dicke nach dem Schnitt erhalten wird, hat die Harzzusammensetzung eine hohe Durchlässigkeit für die verwendete Infrarotfrequenz. Ist die Durchlässigkeit klein, wird es unmöglich, die Dicke zu kontrollieren, was zu einer ungleichmäßigen Dicke, Nichtöffnen des Airbags und Bildung von Bruchstücken bei dessen Öffnung führt. Daher wird ein Test zur richtigen Öffnung des Airbags durchgeführt.

Nachstehend wird eine eingehendere Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen vorgestellt. Sie sollte jedoch nicht als Beschränkung des Umfangs dieser Erfindung verstanden werden.

Beispiel und Vergleichsbeispiel

Die Polypropylenharz-Zusammensetzung, welche Polypropylenharz (A), (B), (C), (D) und (E) in der Menge, die in den Tabellen 1–5 angegeben ist, enthält, wurde in dem in Tabelle 6 angegebenen Mischungsverhältnis mit Hilfe eines Henschel-Mischers (Warenzeichen) gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Doppelschneckenextruder, der einen Durchmesser von 45 mm &PHgr; hatte, schmelzgeknetet und dann pelletiert.

(A) Propylen-Copolymer

Die physikalischen Eigenschaften des verwendetem Propylen-Copolymers sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die mittels 13C-NMR gemessene isotaktische Pentaden-Fraktion des Propylen-Homopolymers betrug 96,8% mmmm, und die intrinsischen Viskositäten des Propylen-Homopolymers und des Ethylen-Propylen-Copolymers wurden in Decalin bei 135°C bestimmt. Die Grenzviskosität der Lösung wurde mit einem Ubbeholde-Viskometer gemessen.

Tabelle 1

(B) Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk

Die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuks und Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymers sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2

(C) Styrol-Copolymer-Kautschuk

Die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Styrol-Copolymer-Kautschuks sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Tabelle 3

(D) Polare Reste enthaltendes Harz

Die physikalischen Eigenschaften des verwendeten polare Reste enthaltenden Harzes sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Tabelle 4

(E) Anorganischer Füllstoff

Die physikalischen Eigenschaften des verwendeten anorganischen Füllstoffs sind in Tabelle 5 zusammengefasst.

Tabelle 5

Tabelle 6

Testbeispiel: Test der physikalischen Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften der aus den Beispielen 1–4 und den Vergleichsbeispielen 1–4 hergestellten Polypropylenharz-Zusammensetzung wurden mit dem folgenden Verfahren getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.

[Testverfahren]

  • A. Schmelzzahl (MI, g/10 min): Getestet mit ASTM D1238 (230°C/2,16 kg)
  • B. Izod-Stoßfestigkeit (kg·cm/cm2): Getestet mit ASTM D256 bei 23°C und bei –30°C
  • C. Biegeelastizitätsmodul (kg/cm2): Getestet mit ASTM D790
  • D. Rockwell-Härte: Getestet mit ASTM D785
  • E. Glanz: Getestet mit ASTM D523 unter Verwendung eines Saze/Glanzmessgerätes von BYK-Gardner
  • F. Kratzfestigkeit: Getestet mit ASTM D3363
  • G. Haftung an Farbe: Das spritzgeformte Probestück wurde mit modifizierter Acrylfarbe oder Urethanfarbe beschichtet, 30 min bei 80°C getrocknet und zudem mehr als 48 Std. bei Raumtemperatur belassen. Die Beschichtung des Probestücks wurde in Längs- und Querrichtung in Abständen von 2 mm eingeschnitten. So wurde ein Karomuster von 10 × 10 (= 100) Quadraten auf der beschichteten Oberfläche hergestellt, und Zellophan-Klebeband wurde unter Fingerdruck fest auf jedes Karomuster geklebt. Danach wurde das druckempfindliche Klebeband abrupt losgelassen. Die verbleibenden Karomuster wurden untersucht, und das Ergebnis ist in Tabelle 7 zusammengefasst.

Tabelle 7

  • F. Laserschnitt: Die Oberfläche der Probe wurde mit einem Laserstrahl behandelt, und es wurde bestimmt, ob eine Extinktion bei 943 cm–1 durch eine Dicke von 0,1 mm nachgewiesen werden konnte oder nicht (O für nachweisbar und X für nicht nachweisbar)
  • G. Airbageinsatzöffnung: Ein Probestück für den Test der Airbageinsatzöffnung wird unter den in Tabelle 8 gezeigten Bedingungen hergestellt.

Tabelle 8

Tabelle 9

In Tabelle 9 ist dargestellt, dass die Harzzusammensetzung der Beispiele 1–4 ausgezeichnete Stoßfestigkeit, Härte, Farbenhaftung, ohne dass eine Vorbehandlung erforderlich ist, Laserschnitt-Eigenschaft sowie Airbageinsatzöffnung bereitstellt. Wurde jedoch im Vergleichsbeispiel 1 der Ethylen-Proylen-Kautschuk mit niedriger Viskosität allein eingesetzt, bestand die Gefahr, dass sich beim Öffnen des Airbags Bruchstücke bildeten. Bei Verwendung von Talk mit einer hohen mittleren Teilchengröße im Vergleichsbeispiel 2 war zudem die Stoßfestigkeit schlechter. Bei Verwendung einer großen Menge Styrol-Copolymer-Kautschuk im Vergleichsbeispiel 3 waren die physikalischen Eigenschaften sowie die Laserschnitt-Eigenschaften schlechter, was zu schlechter Stoßfestikgeit während der Airbageinsatzöffnung führte. Wurde kein oder wenig polare Reste enthaltendes Harz verwendet, verschlechterte sich die Beschichtungshaftung.

Wie vorstehend beschrieben, stellt die erfindungsgemäße Polypropylenharz-Zusammensetzung eine gut ausgewogene Kombination von Eigenschaften, wie Steifigkeit und Stoßfestigkeit, sowie ausgezeichnete Laserschnitt-Eigenschaften bereit, kann direkt ohne Vorbehandlung lackiert werden und ist für Fahrzeuginnenteile, insbesondere ein Armaturenbrett, das integral einen Airbag einschließt, geeignet.


Anspruch[de]
Polypropylenharz-Zusammensetzung, umfassend die nachstehenden Komponenten (A), (B), (C), (D) und (E):

(A) 30 bis 70 Gew.-% eines Propylen-Polymers, umfassend 5 bis 30 Gew.-% Propylen-Homopolymer und 70 bis 95 Gew.-% Propylen-Ethylen-Copolymer;

(B) 10 bis 30 Gew.-% eines Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer-Kautschuks, der 60 bis 95 Gew.-% Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk und 5 bis 40 Gew.-% Ethlen-&agr;-Olefin-Copolymer umfasst, wobei das Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer und der Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk verschieden sind;

(C) 1 bis 10 Gew.-% Copolymer-Kautschuk auf Styrolbasis, umfassend 10 bis 50 Gew.-% eines Polymerblocks aus Styrol oder dessen Derivat, 50 bis 90 Gew.-% eines Polymerblocks, der mit mindestens einer Substanz, ausgewählt aus Ethylen, Isopren, Butylen, Butadien und Propylen, copolymerisiert ist;

(D) 1 bis 7 Gew.-% eines polare Reste enthaltenden Harzes, umfassend ein modifiziertes Polypropylen, das in einem Pfropfverhältnis von 0,5 bis 6,0 Gew.-% gepfropft ist, eines Polyolefinpolyols oder ein Gemisch davon; und

(E) 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Bariumsulfat; Kaliumcarbonat und Wollastonit.
Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Propylen-Homopolymer einen mittels 13C-NMR gemessenen Pentaden-Anteil (% mmmm) von mehr als 96% und eine Grenzviskosität von 0,7–2,5 dl/g hat, und das Propylen-Ethylen-Copolymer eine Grenzviskosität von 0,7–2,5 dl/g und einen Ethylengehalt von 3–20 Gew.-% hat. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (B) eine Mooney-Viskosität [&eegr;]ML1+4 (125°C) von 50–80 dl/g und einen Propylengehalt von 20–80 Gew.-% hat. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ethlen-&agr;-Olefin-Copolymer eine Schmelzzahl von 0,5–10 g/10 min und einen &agr;-Olefingehalt von 12–45 Gew.-% hat. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Styrol-Copolymer-Kautschuk linear oder nicht linear ist und mehr als 97% ungesättigte Bindungen besitzt. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das modifizierte Polypropylen ein Polypropylen ist, das mit ungesättigten Carbonsäuren oder deren Derivaten gepfropft ist, wobei die ungesättigte Carbonsäure aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäure, Acrylsäure, m-Acrylsäure, wasserfreier Maleinsäure, Dimethylol-p-octylphenol und einem Gemisch davon, ausgewählt ist. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Polyolefinpolyol an beiden Enden des gesättigten Kohlenhydrat-Grundgerüsts, das 150 bis 200 Kohlenstoffatome besitzt, polare Hydroxylgruppen (-OH) gebunden hat, eine Viskosität von 10 bis 16 Poise und einen Hydroxyl-Wert von 20 bis 80 mg KOH/g besitzt. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 7 &mgr;m hat. Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Schmelzzahl der gesamten Zusammensetzung im Bereich von 3–40 g/10 min liegt. Fahrzeuginnengegenstand, der aus der Polypropylenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1 mittels Spritzformen geformt wird. Verfahren zur Herstellung eines Armaturenbretts, das integral einen Airbag einschließt, wobei der Airbag ohne Zusammenbau angebracht wird, nachdem der Fahrzeuginnengegenstand nach Anspruch 10 ohne Vorbehandlung mit Farbe beschichtet worden ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com