DE102019116200A1

DE102019116200A1 - Zusammensetzung auf der Basis von natürlichen Fasern und pulverförmigem Polypropylen-Homopolymer

Info

Publication number: DE102019116200A1
Application number: DE102019116200.9A
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Monzo; Hassane Boudhani; Laurence Dufrancatel
Original assignee: Faurecia Interieur Industrie SAS
Current assignee: Faurecia Interieur Industrie SAS
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2019-12-24
Also published as: FR3082846B1; CN110628126A; US11485842B2; US20190390046A1; FR3082846A1

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Zusammensetzung, umfassend:(a) zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Homopolymer in Pulverform mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Mikrometerbereich,(b) zu 14 - 30 Gew. %, vorzugsweise zu 14 - 25 % Gew. %, natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm und(c) zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel. deren Verwendung zur Herstellung eines Verbundstoffs durch Extrusion, wobei dieser Verbundstoff nützlich ist, um ein Spritzgussteil, insbesondere ein Fahrzeugbauteil, mit verbesserter Steifigkeit herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung auf der Basis von natürlichen Fasern, insbesondere zur Herstellung von Bauteilen im Kfz-Bereich.
Verschiedene Verbundstoffe, die für die Herstellung von Kfz-Innenteilen nützlich sind, sind im Handel erhältlich oder in der Literatur beschrieben. Die Anmeldung WO 2012/093167 beschreibt z.B. einen Verbundstoff, umfassend:

(a) zu 28 - 95 Gew. % ein Polypropylen-Polyethylen-Copolymer, das eine Matrix bildet;
(b) zu 0 - 10 Gew. % einen Fließverbesserer, insbesondere ein Polyolefin wie z.B. Polyethylen- oder Polypropylen-Homopolymer;
(c) zu 1 - 20 Gew. % einen Schlagzähigkeitsverbesserer;
(d) zu 1 - 20 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel und
(e) zu 3 - 70 Gew. % natürliche Fasern,

Die aus einem Verbundstoff auf Basis von natürlichen Fasern hergestellten Teile sind vorteilhafterweise leichter als diejenigen, die aus einem Verbundstoff auf Glasfaserbasis hergestellt werden. Die aus einem Verbundstoff auf Basis von natürlichen Fasern hergestellten Teile sind jedoch weniger starr als diejenigen, die aus einem Verbundstoff, der Glasfasern anstelle von natürlichen Fasern (bei gleichem Faseranteil) hergestellt werden.
Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach Verbundstoffen auf Basis von natürlichen Fasern, die die Herstellung von Bauteilen mit verbesserter Steifigkeit ermöglichen.
Hierzu betrifft die Erfindung unter einem ersten Aspekt eine Zusammensetzung, die zur Herstellung eines Verbundstoffs dieser Art nützlich ist. Die Zusammensetzung umfasst:

(a) zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Homopolymer in Pulverform mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Mikrometerbereich,
(b) zu 14 - 30 Gew. %, vorzugsweise zu 14 - 25 % Gew. %, natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm,
(c) zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel.

Die Zusammensetzung umfasst zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Homopolymer in Pulverform mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Mikrometerbereich. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist unter „im Mikrometerbereich“ zu verstehen, dass die mit einer rasterelektronenmikroskopischen (REM) Bildanalyse oder mit Laserbeugung, vorzugsweise mit Laserbeugung, bestimmte durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 1 - 1000 µm, insbesondere 300 -1000 µm, vorzugsweise 300 - 800 µm liegt. Die durchschnittliche Partikelgröße entspricht dabei ihrem gemittelten Durchmesser.
Das Polypropylen-Homopolymer weist bei 230 °C unter einer Last von 2,16 kg vorzugsweise einen Schmelzflußindex höher 30 g/10 min, insbesondere 30 - 150 g/10 min, vorzugsweise 40 - 125 g/10 min auf.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird der Schmelzflußindex (Melt Flow Index, MFI) nach Norm ISO 1133-2 (2011) bestimmt.
Die Zusammensetzung umfasst zu 14 - 30 Gew. %, insbesondere zu 14 - 25 Gew. %, vorzugsweise zu 17 - 25 Gew. %, natürliche Fasern mit einer Länge, die kleiner oder gleich 2 mm ist, z.B. einer Länge von 300 µm - 2 mm. Längere Fasern lassen sich generell schwerer in die Zusammensetzung, und somit auch in den Verbundstoff, eingliedern. Faseranteile kleiner 14 % führen generell zu einer Zusammensetzung die bei Extrusion einen Verbundstoff mit unzureichender Steifigkeit ergibt.
Das Vorhandensein natürlicher Fasern ermöglicht es insbesondere, den Wärmewiderstand der Zusammensetzung zu erhöhen.
Selbst bei Vorhandensein von natürlichen Fasern ermöglicht die Zusammensetzung das Spritzen von großen Bauteilen, z.B. Armaturentafeleinsätzen. Es wird jedoch ein optimales Spritzverhalten beobachtet, wenn sie zu weniger als 30 Gew. %, insbesondere weniger als 25 Gew. % natürliche Fasern enthält.
Unter „natürliche Fasern“ sind Fasermaterialien zu verstehen, die aus pflanzlichen oder tierischen Stoffen stammen. Die natürlichen Fasern stammen vorzugsweise von:

- Pflanzensamen oder -früchte wie z.B. Baumwolle, Kapok, Seidenpflanze (auf Englisch „Milkweed“) und/oder Kokos,
- dem Pflanzenstängel, so z.B. Lein, Hanf, Jute, Ramie und/oder Kenaf,
- Pflanzenblättern, so z.B. Sissan, Manilahanf, Abacá, Henequen, Bast und/oder Agave,
- dem Pflanzenstamm, so z.B. Holz (weiches Holz (auf Englisch „Softwood“) oder Hartholz (auf englisch „Hardwood)) und/oder Bananenstaude,
- krautigen Pflanzen wie z.B. Switchgrass, Miscanthus, Bambus, Sorghum, Esparto und/oder Sabei communis,
- den Stängeln landwirtschaftlicher Abfallprodukte wie z.B. Reis, Weizen und/oder Mais,
- den Haaren, Sekreten oder Federn von Tieren, so z.B. Alpakawolle, Mohair, Kaschmir, Angora, Gänsefedern, Seide, Tussah oder Wildseide und/oder Spinnennetzen,

Generell weisen die Fasern einen Wassergehalt kleiner 5 Gew. %, vorzugsweise 2 Gew. % auf. Diese Wassergehalte können durch Trocknen erreicht werden.
Die Zusammensetzung umfasst zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel.
Unter „Kompatibilisierungsmittel“ sind Verbindungen zu verstehen, die zwei Enden mit unterschiedlichen chemischen Strukturen aufweisen, die jeweils eine besondere Affinität für zwei Bestandteile eines heterogenen Stoffs aufweisen, was es ermöglicht, die Kompatibilität zwischen den beiden Bestandteilen zu verbessern. Das Kompatibilisierungsmittel gewährleistet eine gute Affinität zwischen den Fasern und den anderen Bestandteilen der Zusammensetzung und ermöglicht so die Herstellung einer homogenen Mischung.
Als Kompatibilisierungsmittel kommt insbesondere eine aus den mit polaren Gruppen gepfropften Polyolefinen gewählte Verbindung in Betracht. Als Polyolefine kommen insbesondere Polypropylen oder Polypropylen-(Co)Polymere in Betracht.
Besonders bevorzugt sind dabei die carbonsäuregepfropften Polyolefine (so z.B. Maleinsäure), einer von deren Estern oder Anhydriden (so z.B. Maleinsäureanhydrid)), epoxidgepfropfte Polyolefine (so z.B. Oxiran, typischerweise ein Polyolefin, das unter Verwendung von Glycidylmethacrylat als Comonomer erzeugt wird) oder silangepfropfte Polyolefine.
Das Kompatibilisierungsmittel kann auch in Form eines Pulvers vorliegen, dessen durchschnittliche Partikelgröße per REM im Mikrometerbereich liegt, insbesondere zwischen 1 und 1000 µm, vorzugsweise 300 - 1000 µm, z.B. 300 - 800 µm.
Ferner kann die Zusammensetzung zu 0 - 15 Gew. %, insbesondere zu 0,1 - 15 Gew. %, vorzugsweise zu 3 - 11 Gew. % einen Schlagzähigkeitsverbesserer umfassen.
Unter „Schlagzähigkeitsverbesserer“ sind die Mittel zu verstehen, die einem Stoff hinzugefügt werden, um dessen Stoßfestigkeitseigenschaften zu verbessern. Diese Mittel sind Polymere oder Moleküle, die mit der Matrix mehrphasige Systeme bilden oder mit der Matrix chemisch Reagieren, wodurch deren Elastizität verbessert wird.
Vorzugsweise handelt es sich beim Schlagzähigkeitsverbesserer um eine elastomere Zusammensetzung, die insbesondere aus folgender Gruppe gewählt ist: Ethylen- Propylendien-Monomer (EPDM), Ethylen-Propylen -Monomer (EPM), Ethylen-Propylen-Gummi (EPR), elastomere Polyolefine (POE), Co- und Terpolymere auf Ethylen-, Propylen-, Buten- und Octenbasis, Nitril-Butadien-Gummi (NBR), Isobutylen (IB), chlorierter Kautschuk, Poly(Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Ethylen-Buten-Styrol-Copolymer (SEBS), Isobutylen-Isopren-Gummi (IIR), Styrol-Isopren-Styrol-Copolymer (SIS), chloriertes Polyethylen (CM), Isoprenpolymere, Ethylen- und Butylen-Copoylmere, deren Mischungen und Derivate, insbesondere gepfropft mit Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid.
Ferner kann die Zusammensetzung ein Polypropylen-Homopolymer mit erhöhtem MFI, das ein anderes ist als das oben beschriebene Polypropylen-Homopolymer. So kann die Zusammensetzung zu weniger als 20 Gew. %, insbesondere zu 0,1 - 15 Gew. %, ein Polypropylen-Homopolymer mit einem MFI bei 230°C unter einer Last von 2,16 kg umfassen, der 400 g/10 min übersteigt, insbesondere 500 - 2000 g/10 min, vorzugsweise 500 - 1500 g/10min. Dieses Polypropylen-Homopolymer wird vorzugsweise durch Metallocen-Katalyse erzeugt. Tatsächlich ist festzustellen, dass die Metallocen-Katalyse Polyolefine ergibt, deren Schmelztemperatur überaus tiefer liegt als ein durch Ziegler-Natta-Katalyse erzeugtes Polyolefin, was dem Polymer eine überaus höhere Fließfähigkeit verleiht. Außerdem induziert die Metallocen-Katalyse eine erheblich engere Molekularmassenverteilung und somit einen geringeren Gehalt an Molekülen geringer Molekularmasse, wodurch auch der Gehalt an deponiefähigen Verbindungen reduziert wird. Also ist es nicht notwendig, wie im Fall der durch Ziegler-Natta-Katalyse erzeugten Polyolefine chemische Mittel wie z.B. das Brechen von Ketten durch Säureeinwirkung (z.B. Maleinsäureanhydride) zu verwenden, um erhöhte Fließfähigkeiten zu erreichen. Die Wahl von Homopolymeren mit erhöhtem MFI hilft somit, das Spritzen großer Bauteile wie z.B. Kfz-Armaturentafeleinsätze zu ermöglichen.
Die Zusammensetzung kann bestehen:

(a) zu 65 - 85 Gew. %, insbesondere zu 65 - 84,8 Gew. % aus Polypropylen-Homopolymer mit einem MFI bei 230°C unter einer Last von 2,16 kg, der 30 g/10 min übersteigt, insbesondere 30 - 150 g/10min, vorzugsweise 40 - 125 g/10min, wobei das Polypropylen-Homopolymer in Form eines Pulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Mikrometerbereich vorliegt,
(b) zu 14 - 30 Gew. %, vorzugsweise zu 14 - 25 % Gew. %, aus natürlichen Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm,
(c) zu 1 - 3 Gew. % aus einem Kompatibilisierungsmittel.
(d) zu 0 - 15 Gew. %, insbesondere 0,1 - 15 Gew. % aus einem Schlagzähigkeitsverbesserer,
(e) zu 0 - 20 Gew. %, insbesondere zu 0,1 - 15 Gew. %, aus einem Polypropylen-Homopolymer mit einem MFI bei 230°C unter einer Last von 2,16 kg, der 400 g/10 min übersteigt, insbesondere 500 - 2000 g/10 min, vorzugsweise 500 - 1500 g/10min.

Unter einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffs, umfassend Extrudieren einer oben definierten Zusammensetzung, um einen Verbundstoff zu erhalten, ggf. gefolgt durch Granulation, um den Verbundstoff in Körnchenform zu erhalten.
Generell bildet das Polypropylen-Homopolymer die Matrix des Verbundstoffs.
Vorzugsweise erfolgt die Extrusion in einem Schneckenextruder, z.B. einem Doppelschnecken- oder Einschneckenextruder mit Planetwalze, vorzugsweise in einem Einschneckenextruder mit Co-Kneter, der Scherungen begrenzt und bei niedriger Temperatur (<200°C) betrieben wird, wodurch vorteilhafterweise die Schädigung der natürlichen Fasern vermieden und eine sehr gute Dispersion der Fasern in der Homopolymermatrix gewährleistet werden kann.
Unter einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung den in diesem Verfahren herstellbaren Verbundstoff.
Unter einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Teils durch Einspritzen des oben definierten Verbundstoffs. Dieses Teil weist generell mindestens eine Dimension größer 50 cm, insbesondere größer 100 cm, vorzugsweise größer 150 cm auf. Typischerweise werden die Verbundstoffkörnchen mit einer geheizten, temperaturgeregelten Plastifizierschnecke kontaktiert. Die Körnchen werden unter der gemeinsamen Einwirkung der Schnecke und der Temperatur aufgeweicht, um vor der Schnecke einen viskosen Zustand zu erreichen, der die einspritzbereite Materialreserve darstellt. Das Material vor der Plastifizierschnecke wird dann unter Hochdruck in ein Formwerkzeug (oder einen Hohlraum) in der gewünschten Form des Teils eingespritzt. Dann wird das Teil einige Sekunden lang abgekühlt und ausgeworfen.
Das Verfahren zur Herstellung des Teils kann in Vorstufen die Herstellung des Verbundstoffs umfassen, und somit folgende Schritte:

- Extrudieren einer oben definierten Zusammensetzung, um einen Verbundstoff zu erhalten, gefolgt durch
- ggf. Granulieren, um den Verbundstoff in Körnchenform zu erhalten, gefolgt durch
- Einspritzen, um das Teil zu erhalten.

Unter einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des oben definierten Verbundstoffs zur Herstellung eines Teils im Spritzgussverfahren.
Unter einem sechsten Aspekt betrifft die Erfindung das in diesem Verfahren herstellbare Teil. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Teil um ein Fahrzeugbauteil, vorzugsweise ein Kfz-Bauteil, insbesondere ein Kfz-Innenteil, z.B. eine Armaturentafel, einen Armaturentafeleinsatz, eine Mittelkonsole oder eine Türverkleidung.
Die Teile können dabei große Dimensionen aufweisen, wobei insbesondere mindestens eine Dimension größer 50 cm, vorzugsweise größer 100 cm, mitunter auch größer 150 cm ist. In diesem Zusammenhang ist der Armaturentafeleinsatz zu erwähnen, der typischerweise eine Dimension von 1600 cm Länge aufweist.
Dieses Teil weist eine gegenüber einem aus Verbundstoffen aus herkömmlichen natürlichen Fasern hergestellten Teil, insbesondere einem Teil nach WO 2012/093167 , verbesserte Steifigkeit auf. Die Steifigkeit kann sogar die Steifigkeit von Teilen aus Glasfaser-Verbundstoffen erreichen.
Ohne Bindung an eine bestimmte Theorie gehen die Erfinder davon aus, dass die Verwendung eines pulverförmigen Polypropylen-Homopolymers eine Verbesserung der Dispergierbarkeit der natürlichen Fasern in der Polypropylen-Homopolymer-Matrix und somit eine bessere Kompatibilität zwischen Polypropylen-Homopolymer-Matrix und natürlichen Fasern zu erreichen, was die verbesserte Steifigkeit des resultierenden Teils erklären dürfte.
Da das Teil auf der Basis von natürlichen Fasern hergestellt wird, ist es leicht, generell um 6,5 - 7 % leichter als ein Teil aus einem sonst identischen Verbundstoff, bei dem Glasfasern an die Stelle der natürlichen Fasern treten.
Das Teil weist mechanische Eigenschaften, insbesondere in puncto Steifigkeit, auf, die gegenüber einem aus einem Verbundstoff auf Glasfaserbasis hergestellten Teil verbessert sind. So kann ein Teil mit reduzierten Dimensionen, typischerweise reduzierter Dicke gegenüber einem aus einem Verbundstoff auf Glasfaserbasis hergestellten Teil, unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifigkeit, eines aus einem Verbundstoff auf Glasfaserbasis hergestellten Teils hergestellt werden.
Wenn man auf dieser Grundlage die mit der Verwendung der leichteren natürlichen Fasern erreichbare Gewichtsreduzierung mit der durch die geringere Dicke des Teils erreichbaren Gewichtsreduzierung zusammenrechnet, ist das erfindungsgemäße Teil typischerweise um 10 - 25 % leichter als ein Teil mit identischen mechanischen Eigenschaften (das somit auch dicker ist), das aus einem Verbundstoff hergestellt ist, bei dem Glasfasern an die Stelle der natürlichen Fasern treten.
Das gemittelte Elastizitätsmodul (in Längs- und/oder Querrichtung) nach Norm ISO 527 (2012) eines aus einem Verbundstoff (und somit aus einer Zusammensetzung) hergestellten Teils nimmt generell mit dem Anteil der natürlichen Fasern zu. Das eines aus einem Verbundstoff (und somit aus einer Zusammensetzung), der zu 20 Gew. % natürliche Fasern umfasst, hergestellten Teils liegt generell unter 3000 MPa. Das eines aus dem erfindungsgemäßen Verbundstoff (und somit aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung), der zu 20 Gew. % natürliche Fasern (gleicher Faseranteil) umfasst, hergestellten Teils liegt vorteilhafterweise über 3800 MPa. Das gemittelte Elastizitätsmodul (in Längs- und/oder Querrichtung) ist somit höher als das eines Teils, das aus einem Verbundstoff, das aus einer Zusammensetzung mit gleicher Zusammensetzung, bei der aber ein körnchenförmiges Polypropylen-Homopolymer an die Stelle des pulverförmigen Polypropylen-Homopolymers tritt, hergestellt wurde.
Unter einem siebenten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Steifigkeit (und somit des gemittelten Elastizitätsmoduls (in Längs- und/oder Querrichtung) nach ISO 527 (2012) eines Teils, umfassend die Schritte:

- Extrudieren einer Zusammensetzung, umfassend:
1. (a) zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Hompolymer,
2. (b) zu 14 - 30 Gew. %, vorzugsweise zu 14 - 25 % Gew. %, natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm und
3. (c) zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel.
um einen Verbundstoff zu erhalten, gefolgt durch
- ggf. Granulieren, um den Verbundstoff in Körnchenform zu erhalten, gefolgt durch
- Einspritzen, um das Teil zu erhalten,

Beispiel
In einen Doppelschneckenextruder wurde über einen ersten Trichter 70 g Polypropylen-Homopolymer in Pulverform (Korngröße zwischen 300 und 800 µm) wie z.B. Icorene N4450 von A. Schulman, 2 kg Kompatibilisierungsmittel, Orevac CA100 von Arkema und 20 kg geröstete Hanffasern mit Längen kleiner 2 mm von APM TF, von denen die Hälfte über einen nachgeschalteten zweiten Trichter eingegeben wurde, 5 kg Schlagzähigkeitsverbesserer vom Ethylen-Octen-Copolymer-Typ, Exact 8201, von ExxonMobil Chemical und 3 kg Megallocen-Hompolymer mit einem MFI von 800 g/10min, Borflow HL508FB, von Borealis gegeben. Die Bestandteile und deren Anteile sind nachstehender Tabelle zu entnehmen: Tabelle 1: Zusammensetzung der zur Herstellung des Verbundstoffs verwendeten Zusammensetzung

Bestandteil Anteil [Gew. %]

Polypropylen-Homopolymer in Pulverform 70

Kompatibilisierungsmittel 2

Hanffasern 20

Schlagzähigkeitsverbesserer 5

Homopolymer mit erhöhtem MFI 3
Die Mischung wurde einer Compoundierung durch Extrusion unter folgenden Bedingungen unterzogen: Temperatur 180°C
Druck: 5 - 30 bar
Erhalten wurde der Verbundstoff in Form von Körnchen, die für die Herstellung von Gussteilen geeignet sind.
Die Einspritzbarkeit wurde mit dem Spiralfließtest, einer Messung der Viskosität von Harzen in einem spiralförmigen Formwerkzeug (z.B. einem Formwerkzeug vom Typ AIM Insert Spiral Flow „Axxicon“ (3 mm)) mit vorgegebener Querschnittsdicke und kreisförmiger Fließstreckenlänge (Dimensionen der Proben: 1150 x 5 x 3 mm), bestimmt. Der Querschnitt des Formwerkzeugs ist dabei konstant. Die Verbundstoffe werden unter typischen Spritzgussbedingungen bewertet. Die Fließlänge im Formwerkzeug ist eine Funktion der Viskosität des Verbundstoffs, des Einspritzdrucks, des Füllgrads und der Einspritztemperatur. Um die Einspritzbarkeit von zwei Verbundstoffen zu vergleichen, ist es also sinnvoll, die Vergleichsversuche unter gleichem Einspritzdruck und bei gleichem Füllgrad und gleichen Einspritztemperaturen durchzuführen. Die verwendeten Einspritzbedingungen bestimmen die letztendliche Länge der von dem ins Formwerkzeug eingespritzte Verbundstoff gebildeten Spirale. Es gibt keine Erhaltungsphase, denn das Formwerkzeug hat kein Ende. Da der Querschnitt der Form konstant ist, ist auch der Durchfluss konstant. Der Verbundstoff wird im geschmolzenen Zustand bis zu einem maximalen Druckwert eingespritzt, wobei der Druckwert dadurch bestimmt wird, dass der Stoffe alle Sensoren im Formwerkzeug erreichen muss. Der Versuch wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Maximale Einspritztemperatur (Ende der Schnecke): 185°C, Einspritzrate: 30 cm3/s, Einspritzdruck: 115 bar.

Dieser Verbundstoff ergibt ein Teil, das um 34 % steifer ist als ein Verbundstoff aus der gleichen Zusammensetzung, bei der aber ein körnchenförmiges PP-Homopolymer (HJ325MO von Borealis) an die Stelle des pulverförmigen PP-Homopolymers tritt. In nachstehender Tabelle sind die Haupteigenschaften der hergestellten Verbundstoffe zusammengefasst: Tabelle 2: Mechanische, thermische und rheologische Eigenschaften

Eigenschaften	Einheit	Form des PP-Homopolymers in der Zusammensetz ung	Verbesserung infolge des Ersetzens der Körnchen durch das Pulver
		Körnchen (Vergleich)	Pulver (Erfindung)
Elastizitätsmod ul bei 23°C (ISO 527)	MPa	2 950	3950	34%
Formbeständigk eitstemperatur unter Last (HDT B) (0,45MPa) (ISO 75)	°C	137	145	-
Spiralförmige Fließstrecke	cm	65	80	23%

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/093167 [0002, 0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO 527 (2012) [0038]
ISO 527 (2012) [0039]

Claims

Zusammensetzung, umfassend: (a) zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Hompolymer, (b) zu 14 - 30 Gew. % natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm und (c) zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel. wobei das Polypropylen-Homopolymer in Form eines Pulvers vorliegt, dessen durchschnittliche Partikelgröße per REM im Mikrometerbereich, insbesondere 1 - 1000 µm, vorzugsweise 300 - 1000 µm, liegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend zu 14 - 25 % natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die natürlichen Fasern aus folgenden Quellen stammen: - Pflanzensamen oder -früchte wie z.B. Baumwolle, Kapok, Seidenpflanze und/oder Kokos, - dem Pflanzenstängel, so z.B. Lein, Hanf, Jute, Ramie und/oder Kenaf, - Pflanzenblättern, so z.B. Sissan, Manilahanf, Abacá, Henequen, Bast und/oder Agave, - Pflanzenstamm, so z.B. Holz und/oder Bananenstaude, - krautigen Pflanzen wie z.B. Switchgrass, Miscanthus, Bambus, Sorghum, Esparto und/oder Sabei communis, - den Stängeln landwirtschaftlicher Abfallprodukte wie z.B. Reis, Weizen und/oder Mais, - den Haaren, Sekreten oder Federn von Tieren, so z.B. Alpakawolle, Mohair, Kaschmir, Angora, Gänsefedern, Seide, Tussah oder Wildseide und/oder Spinnennetzen, und Mischungen davon.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Kompatibilisierungsmittel aus den mit einer Carbonsäure, mit einem Ester davon, mit einem Anhydrid davon, mit einem Epoxid oder mit einem Silan gepfropften Polyolefinen gewählt ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4, umfassend zu 0,1 bis 15 Gew.%, vorzugsweise zu 3 bis 11 Gew.-%, einen Schlagzähigkeitsverbesserer, der aus folgender Gruppe gewählt ist: Ethylen- Propylendien-Monomer (EPDM), Ethylen-Propylen -Monomer (EPM), Ethylen-Propylen-Gummi (EPR), elastomere Polyolefine (POE), Co- und Terpolymere auf Ethylen-, Propylen-, Buten- und Octenbasis, Nitril-Butadien-Gummi (NBR), Isobutylen (IB), chlorierter Kautschuk, Poly(Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Ethylen-Buten-Styrol-Copolymer (SEBS), Isobutylen-Isopren-Gummi (IIR), Styrol-Isopren-Styrol-Copolymer (SIS), chloriertes Polyethylen (CM), Isoprenpolymere, Ethylen- und Butylen-Copoylmere, deren Mischungen und Derivate, gepfropft mit Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Polypropylen-Homopolymer bei 230 °C unter einer Last von 2,16 kg einen Schmelzflußindex (MFI) höher 30 g/10 min, insbesondere 30 - 150 g/10 min, vorzugsweise 40 - 125 g/10 min aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, umfassend zu 0,1 - 15 Gew. % ein Polypropylen-Homopolymer mit einem MFI bei 230°C unter einer Last von 2,16 kg, der 400 g/10 min übersteigt, insbesondere 500 - 2000 g/10 min, vorzugsweise 500 - 1500 g/10min.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffs, umfassend Extrudieren einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-7, um den Verbundstoff zu erhalten, ggf. gefolgt durch Granulieren, um den Verbundstoff in Körnchenform zu erhalten.
Im Verfahren nach Anspruch 8 herstellbarer Verbundstoff.
Verfahren zur Herstellung eines Teils, insbesondere eines Teils, bei dem mindestens eine Dimension größer 50 cm, insbesondere größer 100 cm, vorzugsweise größer 150 cm ist, durch Einspritzen des Verbundstoffs nach Anspruch 9.
Im Verfahren nach Anspruch 10 herstellbares Teil, wobei es sich beim Teil insbesondere um ein Fahrzeugbauteil, vorzugsweise ein Kfz-Bauteil, z.B. ein Kfz-Innenteil handelt.
Verfahren zur Verbesserung der Steifigkeit eines Teils, umfassend die Schritte: - Extrudieren einer Zusammensetzung, umfassend: (a) zu 65 - 85 Gew. % Polypropylen-Hompolymer, (b) zu 14 - 30 Gew. % natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm und (c) zu 1 - 3 Gew. % ein Kompatibilisierungsmittel. um einen Verbundstoff zu erhalten, gefolgt durch - ggf. Granulieren, um den Verbundstoff in Körnchenform zu erhalten, gefolgt durch - Einspritzen des Verbundstoffs, um das Teil zu erhalten, wobei das bei der Extrusion verwendete Polypropylen-Homopolymer in Form eines Pulvers vorliegt, dessen durchschnittliche Partikelgröße per REM im Mikrometerbereich liegt, insbesondere zwischen 1 und 1000 µm, vorzugsweise 300 - 1000 µm.
Verfahren zur Verbesserung der Steifigkeit eines Teils nach Anspruch 12, wobei die extrudierte Zusammensetzung zu 14 - 25 Gew. % natürliche Fasern mit einer Länge kleiner oder gleich 2 mm umfasst.