DE2536831A1 - Spritzgiessbare, elektrostatisch lackierbare polyolefin-pressmassen - Google Patents

Spritzgiessbare, elektrostatisch lackierbare polyolefin-pressmassen

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DE2536831A1
DE2536831A1 DE19752536831 DE2536831A DE2536831A1 DE 2536831 A1 DE2536831 A1 DE 2536831A1 DE 19752536831 DE19752536831 DE 19752536831 DE 2536831 A DE2536831 A DE 2536831A DE 2536831 A1 DE2536831 A1 DE 2536831A1
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Robert Michael Straub
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EI Du Pont de Nemours and Co
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    • C08L2666/02—Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
    • C08L2666/04—Macromolecular compounds according to groups C08L7/00 - C08L49/00, or C08L55/00 - C08L57/00; Derivatives thereof

Description

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln' Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln
AvK/Ax
5 KÖLN 1 18.August 1975
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware 19898 (U.S.A.)
Spritzgießbare, elektrostatisch lackierbare Polyolefin- Preßmassen
Die Erfindung betrifft neue Stoffgemische und ein Verfahren zur Herstellung elektrostatisch lackierbarer Formteile aus elastomeren Polyolefinen für die Verwendung beispielsweise als Sichtblenden auf der Außenseite von Automobilen durch Spritzgießen.
In letzter Zeit hat die Verwendung von elastomeren Polyolefinen für die Herstellung von dekorativen und funktioneilen Autoteilen große kommerzielle Bedeutung erlangt. Der Verbraucher, die Regierung und andere Stellen bestehen auf neuen Industrienormen, die Sicherheit, Haltbarkeit, Leistung und gutes Aussehen, sämtlich mit minimalen Kosten, vereinigen. Elastomere Copolymerisate von olefinischen Kohlenwasserstoffen sind besonders vorteilhaft für Verzierungsteile an Automobilen, z.B. Stoßdämpfer und Stoßstangen, weil sie billig sind, Stoßenergie absorbieren und zu zahlreichen Formen gepreßt werden können. Ferner haben diese Elastomeren die Fähigkeit, nach einer Deformierung schnell wieder zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Um jedoch ein wirtschaft-
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lieh durchführbares Verfahren und ein wirtschaftliches
Produkt zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die
Polyolefinmasse leicht durch Spritzgießen verarbeitet ' werden kann und daß die Masse elektrostatisch lackierbar '. ist. ' '
Insbesondere müssen kommerziell annehmbare Formteile ι
aus elastomeren Polyolefinen, die als Verzierungsteile :
für Automobile vorgesehen sind, nach üblichen elektro— j
statischen Spritzverfahren, insbesondere nach dem in der ;
beschriebenen ■ I
US-PS 2 698 814/Verfahren unter Verwendung des rotieren- :
den Zerstäubers, lackierbar sein, um wirtschaftliche j
Ausnutzung des Anstrichmittels und gleichmäßigen Auftrag | auf schwer zu erreichend^Oberflächen sicherzustellen. ' Bei Anwendung eines solchen Anstrichverfahrens muß das \ Ruß enthaltende Formteil einen spezifischen Widerstand !
8
von weniger als 10 Ohm cm haben, gemessen nach der im j Technical Report RG-128 der Cabot Corporation, Boston,
Massachusetts, beschriebenen Zwei-Zoll mal Fünf-Zoll- \ Methode zur Messung des spezifischen Widerstandes. Die
Leitfähigkeit von genügender Größe kann Polymerisaten ' leicht verliehen werden, indem ihnen eine genügende Menge( Ruß zugemischt wird. Gewisse Ruße verleihen bei gleicher Gewichtsmenge eine größere Leitfähigkeit als andere. Dem—1 zufolge ist die Rußmenge, die zur Erzielung einer gege- j benen Leitfähigkeit erforderlich ist, von einem Rußtyp ■' zum anderen verschieden. Die Leichtigkeit der Verarbeitung während des Spritzgießens ist verschieden je nach Menge j und Art des Rußes. Im allgemeinen wird durch Erhöhung der, Rußmenge die Leichtigkeit der Verarbeitung verschlechtert,. Leider verleihen die bisher verwendeten Ruße den Polymer-' massen nicht genügend Leitfähigkeit, wenn sie in einer
solchen Menge zugesetzt werden, daß die Polymerisate
leicht verarbeitbar bleiben, oder die führen nicht zu den: gewünschten Verarbeitungseigenschaften, wenn sie in dem
zur Erzielung der gewünschten Leitfähigkeit notwendigen '
6 0~9~8TT7Cf9 7i
Mengen verwendet werden. Andere sind so teuer, daß die '-Formteile wirtschaftlich unannehmbar sind. Es besteht somit ein Bedürfnis für elastomere Olefincopolymermassen, die naqh üblichen Spritzgußverfahren leicht verarbeitbar, elektrostatisch lackierbar und wirtschaftlich sind und beispielsweise als Sichtblenden, die zwischen Stoßstange und Kotflügel von Automobilen angeordnet werden, verwen-1 det werden können. ·
Es wurde nun gefunden, daß große dünne Teile aus elasto-ι meren Polyolefinmassen durch Spritzgießen leicht hergestellt werden können und die hergestellten Formteile nach üblichen elektrostatischen Verfahren leicht lackierbar sind. Diese spritzgießbaren, elektrostatisch lackierbaren Polyolefinmassen enthalten etwa 100 Teile eines kaut- ! schukartigen Äthylen/Propylen-Copolymerisats, etwa 20 ! bis 100 Teile kristallines Propylenpolymerisat und Ruß ' und sind dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß einen mitt-■ leren Teilchendurchmesser von etwa 15-30 mu und eine !
ölabsorptionszahl (A) mit einem Minimumwert von etwa ;
3 !
40 cm /100 g und einen maximalen Viert hat, bei dem A aus!
der Formel A = O,3116D -18,7O8D + 359,67, worin D der mittlere Teilchendurchmesser ist, berechnet ist mit der Maßgabe, daß der maximale Wert von A nie größer ist als
3
130 cm /100 g, wobei der Ruß in einem durch die folgen- j den Formeln bestimmen Mengenbereich vorhanden ist: j Mindestrußmenge in Teilen = 2,157D -O,O145D2 -O,OO467AD j
-5,03 j
Maximale Rußmenge in Teilen = 0,863 D -0,005OD2- 0,00625AD
-O,3663A +0,00159A2 +49,19,1
worin A und D die oben genannten Werte haben und die ι Rußmenge in Teilen auf das Gesamtgewicht der Polymeri- i sate bezogen ist. j
Bevorzugt werden Polyolefinmassen, die einen Ruß mit \ einer Ölabsorptionszahl von etwa 50 bis 75 in einer Menge
609 8 11/0 971
von 25 bis 40 Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymerisats, enthalten. Diese Preßmassen werden bevorzugt, weil sie besonders leicht verarbeitet und elektrostatisch lackiert werden können.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Die durch Spritzgießen verformbaren, elektrostatisch lackierbaren Preßmassen auf Polyolefinbasis werden hergestellt, indem etwa 100 Teile eines kautschukarti.gen Äthylen/Propylen-Copolymerisats, etwa 20 bis 100 Teile eines kristallinen Propylenpolymerisats und ein Ruß der hier vorgeschriebenen Art in einem Innenmischer gemischt werden. Die erhaltene Masse wird durch Spritzgießen verformt und anschließend nach üblichen Verfahren elektrostatisch lackiert.
Die Wahl eines bestimmten Rußes für die Verwendung in der Preßmasse auf Basis des Copolymerisats von Äthylen mit einem höheren a-01efin ist notwendig, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen. Wenn die Vorteile eines äußerst günstigen Verhaltens beim Spritzgießen und sehr guterLackierbarkeit nach elektrostatischen Verfahren erreicht werden sollen, muß die Wahl des Rußes und der zu verwendenden Rußmenge auf der Grundlage der jeweiligen Struktur und Teilchengröße getroffen werden. Der verwendete Ruß hat einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 15 bis 30 m/j. Der Teilchendurchmesser kann elektronenmikroskopisch bestimmt werden. Als weitere physikalische Eigenschaft muß der für die Zwecke der Erfindunc verwendete Ruß eine Ölabsorptionszahl von wenigstens etwa
3 3
40 cm /100 g, aber nie von mehr als 130 cm /100 g, bestimmt gemäß ASTM D 2414-65-T, haben. Es ist zu bemerken, daß es bei Verwendung gewisser Werte von D in der Formel zur Bestimmung der maximalen ölabsorptionszahl für einen geeigneten Ruß möglich ist, daß die berechnete Zahl größer ist als 130 cm /100 g. Ruße mit Ölabsorptionszah—
S09S1 1 /0971
len von mehr als 130 cm /100 g sind jedoch ungeeignet.
In diesem Fall muß der verwendete Ruß eine Ölabsorp-
3 tionszahl im Bereich von 40 bis 130 cm /100 g haben.
Andererseits kann das Einsetzen gewisser Werte für D in die vorstehend genannte Formel zur Folge haben, daß man ' eine olabsorptionszahl mit einem maximalen Wert von
3
weniger als 130 cm /100 g berechnet. In diesem Fal.l kann ; der für die Zwecke der Erfindung gewählte Ruß eine Öl- ! absorptionszahl im Bereich von 40 cm /100 g, dem Mindest-; wert, und dem berechneten Wert, der der maximale Wert ! ist, haben. Die zur Bestimmung der Olabsorptionszahl ge-> brauchte Formel berechnet somit nicht einen erforder- i liehen Wert, der eingehalten werden muß, sondern vielmehr den maximalen Wert des Bereichs von Ölabsorptionszahlen, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind.
Die in der Preßmasse verwendete Mindestmenge des Rußes
2 in Teilen wird aus der Formel 2,157D -O,O145D -O,OO467Aq -5,03 berechnet. Die maximale Rußmenge in Teilen wird
ρ
aus der Formel 0,863D -0,005OD -O,OO625AD -O,3663A
+0,00159A +49,19 berechnet, wobei A und D die oben genannten Werte haben und die Rußmenge in Teilen auf das Gesamtgewicht der Polymerisate in der Preßmasse bezogen ist. Jede Rußmenge, die in diesem Bereich liegt, eignet sich für die Zwecke der Erfindung.
Ruße mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf Teilchengröße und Olabsorptionszahl sind im Handel beispielsweise unter den Bezeichnungen "Regal 660","Regal 300", "Black Pearl 800" und "Black Pearl 700" (Hersteller Cabot Corporation) erhältlich.
Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten kautschukartigen Olefincopolymerisate sind amorphe Copolymerisate von Äthylen mit einem höheren a-01efin der Formel R-CH=CH2, worin R ein Alkylrest ist, der gewöhnlich bis zu 8 C-Atome enthält (EOM). Als repräsentative Beispiele geeigneter höherer a-01efine sind Propylen, 1-Buten,
iöT8T'f7 OTT!
l-Hepten, 1-Decen, 1-Penten, 5-Methyl-l-hexen und 1-Octe zu nennen. Bevorzugt wird Propylen, weil die Eigenschaf-i ten der Polymerisate, die Propyleneinheiten enthalten, besser ,sind und Propylen im Handel leicht erhältlich ist» Das Copolymerisat enthält etwa 40 bis 80 Gew.-% Äthylen, j Rest Propylen (E/P) und gegebenenfalls wenigstens einen olefinischen Kohlenwasserstoff, der wenigstens eine polymerisierbare Doppelbindung enthält (EPDM) in einer Menge bis insgesamt 10 Gew.-%. Als olefinische Kohlenwasserstoffe eignen sich beispielsweise die nicht konjugierten Diene, z.B. aliphatische Diene wie 1,4-Hexadien, cyclische Diene, z.B. Cyclopentadien und Dicyclopentadien, Alkylidennorbornene, z.B. 5-Äthyliden-2-norbornen und alkenyl-substituierte Morbornene, z.B. 5-Methylen-2-norbornen, 5-(2'-Äthyl-2-butenyl)-2-norbornen und 5-(2·- Butenyl)-2-norbornen. Ferner können als olefinische Kohlenwasserstoffe nicht konjugierte Diene, die zwei reaktionsfähige Doppelbindungen enthalten, als vierte Komponente des Polymerisats verwendet werden. Als repräsentative Beispiele von nicht konjugierten Dienen mit zwei reaktionsfähigen Doppelbindungen sind 1,7-Octadien und die Norbornadiene zu nennen. Elastomere Copolymerisate der vorstehend genannten Art sind allgemein bekannt und werden ausführlicher in den US-PSen 2 933 480 und 3 819 591 beschrieben.
Beliebige kristalline Propylenpolymerisate können in den Preßmassen gemäß der Erfindung verwendet werden. Bevorzugt werden. Polypropylene, die im wesentlichen isotaktisch sind und eine Dichte von etwa 0,90 oder mehr, vorzugsweise von etwa 0,905 bis 0,920 haben. Das verwendete kristalline Propylenpolymerisat kann ein Homopolymeres, ein Copolymeres oder ein Blockmischpolymerisat sein, das ein Comonomeres eines a-Monoolefins, z.B. Äthylen, 1-Buten und 1-Hexen, in geringen Mengen von beispielsweise weniger als etwa 10 Gew.-% enthält. Die spritzgieß-
e-e 9 81 i /
bare, elektrostatisch lackierbare Polyolefinpreßmasse enthält etwa 20 bis 100 Teile, vorzugsweise etwa 30 bis 80 Teile kristallines Propylenpolymerisat. Diese Menge des Propylenpolymerisats verleiht der Polyolefinpreßmasse die gewünschte Eigenschaft der elastischen Erholung
ι sowie gleichzeitig die erforderliche Steifigkeit, die
i für die Verwendung außen an der Karrosserie von Automo- ' bilen erforderlich ist. Ferner verbessert die Anwesenheit des Propylenpolymerisats die Verarbeitbarkeit der j Polyolefinpreßmasse, so daß sie leichter durch Spritz- j gießen zu großen dünnen Teilen verarbeitet werden kann, i
Die Polyolefinpreßmassen gemäß der Erfindung, die einen Ruß mit der oben genannten Struktur und in den hier vorgeschriebenen Mengen enthalten (im Gegensatz zu anderen Polyolefinpreßmassen, die beispielsweise bekannte leitfähige Ruße enthalten), können nach üblichen Spritzgußverfahren bei verhältnismäßig niedrigen Drücken innerhalb kurzer Zeit zu großen, dünnen flächigen Teilen verarbeitet werden. Die den erfindungsgemäß vorgesehenen Ruß enthaltenden Polyolefinpreßmassen lassen sich leicht Spritzgießen. In vorteilhafter Weise wird ein Grad des spezifischen Widerstandes erreicht, der erforderlich ist, um wirksames elektrostatisches Lackieren der Formteile nach beliebigen üblichen Verfahren, beispielsweise und insbesondere nach einem Verfahren unter Verwendung eines rotierenden Zerstäubers, zu ermöglichen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiele 1 bis 4
Ein kautschukartiges Athylen/Propylen-Copolymerisat, ein kristallines Propylenpolymerisat und Ruß in den in Tabelle I genannten Mengen werden in einem Innenmischer gemischt, bis 1 Minute nach dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur 176°C erreicht, verstrichen ist. Die Rußmenge
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ist auf das Gesamtgewicht der Polymerisate bezogen.Die
gekühlt Preßmasse wird dann ausgetragen/und so granuliert, daß das Granulat ein Sieb einer Maschenweite von 6,35 mm passier-t.
Proben der in dieser Weise hergestellten Preßmasse werden durch Spritzgießen bei einer Temperatur der Schmelze j von etwa 210 C mit einer 75t-Spritzgußmaschine mit horizontaler hin- und hergehender Schnecke verarbeitet. Eine Form mit einem Hohlraum und Angußöffnung am Ende wird zur Herstellung von Prüfkörpern verwendet. Der Hohlraum hat die Form einer rechteckigen Platte einer Größe von 7,62 χ 12,7 χ 1,905 cm. Jede Preßmasse wird bei den in Tabelle I genannten drei verschiedenen Spritz4-drücken gepreßt. Für jeden Spritzdruck wird der von der eingespritzten Preßmasse ausgefüllte prozentuale Anteil des gesamten Volumens der Form gemessen. Die"Werte sind in Tabelle I genannt und sind charakteristisch für die Verarbeitbarkeit der Preßmassen. Je höher die prozentuale Formenfüllung, um so leichter sind die Preßmassen spritzgießbar.
Der spezifische Widerstand der durch Spritzgießen hergestellten Prüfkörper wird nach der im Technical Report RG-128 der Cabot Corporation beschriebenen 2" χ 5"-Methof de gemessen.
Tabelle I
Beispiele ( 1 'd 3 4_
Kautschukartiges /,thylen/Propy—
len-Copplymerisat γ° 6o °0 60
Kristallines Polypropylen 40 40 40 40
Ruß 1 40
Ruß 2 -- 40
Ruß 3 — -- 25
Ruß 4 . — -- 25
Eigenschaften des Rußes
Olabsorptionszahl, cm3/100 g 54 72 65 122
Teilchendurchmesser, mu 24 27 l6 l8
Spritzgußergebnisse
Formenfüllung in % bei einem
Spritzdruck von 59,8 kg/cm2 100 100 100 100
49 kg/cm2 100 90 100 100
Spezifischer Widerstand
Ohm/cm 7.0x10^ 1.7x105 1.8x106 1.6xio5
Wie die vorstehenden Werte zeigen, ließen sich die Proben leicht spritzgießen, und die Formteile hatten einen geeigneten spezifischen Widerstand für elektrostatisches Lackieren. Die Proben wurden erfolgreich elektrostatisch nach dem Verfahren unter Verwendung des rotierenden Zerstäubers lackiert.
Für Verglelchszwecke wurde der vorstehend beschriebene Versuch wiederholt, wobei jedoch ein nicht in den Rahmen der Erfindung fallender Ruß verwendet wurde.
609811 /0971
Verqleichsversuche Tabelle II
Eeispiele
Kautschukartiges Äthylen/Propylen-
Copolymerisat Kristallines Polypropylen Ruß 5
Ruß 6 --40
Eigenschaften des Rußes
60 60
40 40
40
Olabsorptionszahl, cm /g 70 120
Teilchendurchmesser, rau 75 41
cirgebtiisse des Spritzgießens
Formenfüllung in % bei einem Spritz
druck von
59,8 kg/cm2
49 kg/crrr		 95
75		 65
50
Spezifischer Widerstand
Ohm/cm 6.7xl09 1.8xl05
Die Fließeigenschaften der Probe des Vergleichsbeispiels
6 läßt erkennen, daß sie für die Herstellung großer Teile durch Spritzgießen ungeeignet ist. Der spezifische Wider-.
stand der Probe von Vergleichsbeispiel 5 zeigt, daß das |
i Formteil nach der Methode unter Verwendung des rotieren- ■■ den Zerstäubers nicht einwandfrei elektrostatisch lackier] bar ist. i
Das in den Tabellen I und II genannte kautschukartige
Äthylen/Propylen-Copolymerisat ist ein Äthylen/Propylen/- j 1,4-Hexadien-Kohlenwasserstoffkautschuk. Der Ruß 1 ist
das Produkt der Handelsbezeichnung "Regal 660", der Ruß 2 das Produkt der Handelsbezeichnung "Regal 300", der Ruß 3 das Produkt der Handelsbezeichnung "Black Pearl 800",
der Ruß 4 das Produkt der Handelsbezeichnung "Black Pearl
60Ϊ8ΊΊ70971
7OC", der Ruß 5 ein SRF-Ruß und der Ruß 6 ein FEF-Ruß. (Hersteller in allen Fällen Cabot Corporation, Boston, Massachusetts) . -. -
60981i /0971

Claims (1)

  1. Patentans pruch
    Spritzgießbare, elektrostatisch lackierbare Polyolefln-Preßmassen, enthaltend etwa 100 Teile eines kautschukartigen Copolymerisats von Äthylen mit einem höheren ct-Olefin, etwa 20 bis 100 Teile eines kristallinen Propylenpolymerisats und Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß d'jr Ruß einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 15 bis 30 np und eine ölabsorptionszahl (A) mit einem minimalen Wert von etwa 40 cnrylOO g und einem maximalen Wert hat, bei dem A aus der Formel
    A = O,3116E? - 18,7O8D + 359,67,
    worin D der mittlere Teilchendurchmesser ist, berechnet ist mit der Maßgabe, daß der maximale Wert von A nie größer ist als I30 cnr/100 gj wobei der Ruß in einem durch die folgenden Formeln bestimmten Mengenbereich vorhanden ist:
    minimale Rußmenge in Teilen =
    2,157D - O,O145D2 - O,OO467AD - 5,03
    maximale Rußmenge in Teilen =
    o,863D-o,oo5OD2-o,oo625AD-o,3663A+o.,oo159a2+49,19,
    und wobei A und D die vorstehend genannten Werte haben und die Rußmenge in Teilen auf das Gesamtgewicht der Polymerisate bezogen ist.
    60981 1/0971
DE19752536831 1974-08-22 1975-08-19 Spritzgiessbare, elektrostatisch lackierbare polyolefin-pressmassen Pending DE2536831A1 (de)

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