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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung mit Metalleffekt und ein daraus geformtes schlagzähes Bauglied. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Harzzusammensetzung mit Metalleffekt, die eine verbesserte Schlagzähigkeit aufweist.
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[Stand der Technik]
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Herkömmlicherweise ist als Hochglanzharz ein Harz hergestellt worden, das mit einem Metalleffektmaterial beschichtet ist, wobei ein Glittermaterial, das ein Metall wie etwa Aluminium, Glas, Glimmer oder dergleichen enthält, ein färbendes Material, ein Stabilisator und dergleichen mit einem Harzgrundstoff in der Schmelze verknetet werden.
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Um ein Anbauteil aus Metalleffektmaterial zu entwickeln, das den gesetzlichen Vorgaben für Innenausstattungen von Fahrzeugen entspricht, wurde ein Harzgrundstoff mit hoher Schlagzähigkeit ausgewählt und mit dem oben genannten Glittermaterial derart eingefärbt, dass ein Metalleffet erzielt wird, wobei sich jedoch als Problem ergab, dass sich die Schlagzähigkeit erheblich verringerte.
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Zur Lösung derartiger Probleme verringerter Schlagzähigkeit steht bekanntermaßen eine Technologie zur Verfügung, die darin besteht, ein Aluminiumpigment mit anhaftendem Harz zu verwenden, an das ein bestimmtes Harz gebunden ist (siehe Patentliteratur 1). Diese Technologie wird beispielsweise in der
DE 603 00 326 T2 offenbart und erfordert indes spezielle Harze wie etwa Polymere, die eine Einheit wie etwa Carbonsäuren mit radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen und eine Einheit enthalten, die sich von einem Monomer mit zwei oder mehr radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen ableitet. Es ist weiterhin erforderlich, das Aluminiumpigment mit anhaftendem Harz zu herzustellen, indem diese mit dem Aluminiumpigment in Haftverbindung gebracht werden. Anders ausgedrückt, erfordert die Technologie, die in der Patentliteratur offenbart ist, spezielle Harze und ein aufwendiges Verfahren.
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[Literaturliste]
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[Patentliteratur]
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[Kurzdarstellung der Erfindung]
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[Aufgabe der Erfindung]
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Es wird angestrebt, eine Harzzusammensetzung mit verbesserter Schlagzähigkeit und Metalleffekt-Farbton herzustellen, unabhängig von der Art und dem Erscheinungsbild des Glittermaterials.
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[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
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Nach intensiven Forschungsanstrengungen hat die Erfinderin entdeckt, dass eine Harzzusammensetzung, die einen Harzgrundstoff, ein Glittermaterial und weiterhin ein modifizierendes Mittel enthält, das aus einem bestimmten Harzglitter hergestellt ist, ein Harzformprodukt mit einer ausreichenden Schlagzähigkeit bereitstellen kann, wobei das Produkt aufgrund des Glittermaterials eine Metalleffektfärbung aufweist, wobei die Erfindung auf diese Weise zum Abschluss gebracht wird.
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Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Harzzusammensetzung mit Metalleffekt betrifft, die ein thermoplastisches Harz, welches Polycarbonat enthält, ein Glittermaterial und ein hydriertes auf Styrol basierendes thermoplastisches Elastomer mit einer 300-%-Zugspannung von mehr als 0 und weniger als 12,6 MPa enthält.
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[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
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Gemäß der Harzzusammensetzung mit Metalleffekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Harzformprodukt zu erhalten, das aufgrund eines Glittermaterials gefärbt erscheint und das schlagzäh ist. Die Harzzusammensetzungen mit Metalleffekt der vorliegenden Erfindung sind weiterhin dahingehend vorteilhaft, dass es möglich ist, Harzformprodukte mit Metalleffektfärbung unter Verwendung beliebiger Allzweck-Glittermaterialien herzustellen, ohne dass ein Glittermaterial eines bestimmten Typs oder Erscheinungsbildes zwingend verwendet werden müsste.
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[Ausführungsform der Erfindung]
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist indes nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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[Harzzusammensetzung mit Metalleffekt]
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Das thermoplastische Harz stellt einen Hauptbestandteil der Harzzusammensetzung dar. In der vorliegendes Beschreibung wird das thermoplastische Harz auch als Harzgrundstoff bezeichnet. Die thermoplastischen Harze umfassen Polycarbonat (PC) oder Mischungen von Polycarbonat (PC) mit Polypropylen (PP), z. B. Homopolypropylen, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Acrylnitril-Ethylen-Propylen-Dien-Styrol-Copolymer (AES) oder modifizierte Harze derselben. Das thermoplastische Harz kann in Abhängigkeit von den Anwendungen der Harzzusammensetzung mit Metalleffekt vom Fachmann als zweckmäßig ausgewählt werden. Wenn die Harzzusammensetzung mit Metalleffekt beispielsweise ein Bauglied für die Innenausstattung von Automobilen darstellt, kommt erfindungsgemäß Polycarbonat (PC) als thermoplastisches Harz zur Anwendung. Dies liegt darin begründet, dass es für Teile der Innenausstattung von Automobilen erstrebenswert ist, einen gewissen Grad der Steifigkeit, Hitzebeständigkeit und Lichtbeständigkeit zu haben. Erfindungsgemäß enthält das thermoplastische Harz Polycarbonat (PC).
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Bei dem Glittermaterial handelt es sich um ein Material, das der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform Glanz verleiht, wobei es sich vorzugsweise um ein Material handelt, das der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Metalleffekt-Farbton verleiht. Als Glittermaterial können Aluminiumpigmente wie etwa Aluminiumflocken, aus der Gasphase abgeschiedenes Aluminium und eingefärbtes Aluminium verwendet werden. Weitere Pigmente umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Glanzpigmente wie etwa Interferenz-Glimmerpigmente, weiße Glimmerpigmente und Graphitpigmente; Metalloxidpigment wie etwa Titanoxid und Eisenoxid; zusammengesetzte Metalloxidpigmente wie etwa Titangelb; Farbpigmente wie etwa Ruß, Azo-Pigmente, Chinacridon-Pigmente, Diketopyrrolopyrrol-Pigmente, Perylen-Pigmente, Perinon-Pigmente, Benzimidazolon-Pigmente, Isoindolin-Pigmente, Isoindolinon-Pigmente, Metallchelat-Azo-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente, Indanthron-Pigmente, Dioxan-Pigmente und Indigo-Pigmente; sowie Pigmentstreckmittel wie Ton, Kaolin, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Talk, Siliciumdioxid und Aluminiumoxid-Weiß.
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Die Form des Glittermaterials unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, wobei sie beispielsweise talerförmig oder flockenförmig sein kann. Was die Partikelgröße des Glittermaterials betrifft, so kann dessen durchschnittliche Partikelgröße vorzugsweise 1 bis 100 µm, insbesondere 5 bis 50 µm betragen, wobei sie jedoch nicht auf einen spezifischen Bereich der durchschnittlichen Partikelgröße beschränkt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Glittermaterial um ein Metall, um anorganische Flocken mit aufgebrachtem Metall, um duroplastische Harze mit aufgebrachtem Metall, wobei diese der Harzzusammensetzung eine Silber-MetalleffektFärbung verleihen können, und insbesondere um Aluminium-Glittermaterial. Bei dem Aluminium-Glittermaterial kann es sich um ein beliebiges Material handeln, das Aluminiumpigment enthält. Das Aluminiumpigment kann als solches verwendet werden, oder es kann sich um ein Masterbatch handeln, wobei das Aluminiumpigment in ein Harz oder dergleichen eingearbeitet wird.
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Der Gehalt des Glittermaterials in der Harzzusammensetzung kann beispielsweise 1 bis 10 Massenteile, vorzugsweise 1 bis 5 Massenteile betragen, bezogen auf 100 Massenteile der Harzgrundlage, unabhängig davon, ob es sich bei dem Glittermaterial um ein Aluminium-Glittermaterial oder um ein Glittermaterial handelt, das hauptsächlich aus anderen Pigmenten als Aluminium besteht. Der Gehalt an Glittermaterial unterliegt indes keinerlei Beschränkungen auf einen spezifischen Gehaltsbereich.
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Das modifizierende Mittel wird der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem Glittermaterial zugesetzt, um dem Harzformprodukt, das ausgehend von der Harzzusammensetzung erhalten wird, Schlagzähigkeit zu verleihen. Als modifizierendes Mittel wird ein hydriertes auf Styrol basierendes thermoplastisches Elastomer mit einer 300-%-Zugspannung von mehr als 0 und weniger als 12,6 MPa verwendet. Bei der 300-%-Zugspannung handelt es sich hier um eine Eigenschaft des modifizierenden Mittel für sich genommen, bevor es der Harzzusammensetzung zugesetzt wird, wobei sie einen Wert darstellt, der gemäß ISO 37 gemessen wird. Das hydrierte auf Styrol basierende thermoplastische Elastomer, das derartige physikalische Eigenschaften aufweist, wird als befähigt erachtet, die Schlagzähigkeit der Harzzusammensetzung zu verbessern, indem es derart zwischen dem Harzgrundstoff und einem Glittermaterial wie etwa Aluminiumpigment vorliegt, dass lediglich das Elastomer mit einem geringen Elastizitätsmodul verformt wird, wenn die Harzzusammensetzung eine Verformung erfährt und es somit nicht zu einer Verformung und Zerstörung des Glittermaterials kommt.
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Die 300-%-Zugspannung des hydrierten, auf Styrol basierenden thermoplastischen Elastomers beträgt insbesondere mehr als 0 und höchstens 8,3 MPa, weiterhin vorzugsweise mehr als 0 und höchstens 6,0 MPa, noch stärker bevorzugt mehr als 0 und höchstens 4,4 MPa, und mit dem größten Vorzug mindestens 2,5 MPa und höchstens 4,4 MPa. Ein derartiges Elastomer mit geringer Spannung neigt bei Verformung zur Freisetzung von Spannungen und wird mit geringerer Wahrscheinlichkeit Energie anreichern. Daher ist es selbst unter Einwirkung einer starken Verformung weniger wahrscheinlich, dass es zerstört wird, und kann somit zur weiteren Verbesserung der Schlagzähigkeit beitragen.
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Das hydrierte auf Styrol basierende thermoplastische Elastomer hat vorzugsweise eine Bruchdehnung von mehr als 460 %. Die Bruchdehnung ist ebenfalls eine Eigenschaft des modifizierenden Mittels für sich genommen, bevor es der Harzzusammensetzung zugesetzt wird, wobei es sich weiterhin um einen Wert handelt, der gemäß ISO 37 gemessen wird. Die Bruchdehnung beträgt insbesondere mindestens 490 %. Je größer der obere Grenzwert ist, desto besser, wobei er beispielsweise auf höchstens ungefähr 1500 % festgelegt werden kann. Bei der Harzzusammensetzung wird davon ausgegangen, dass ein Zerbrechen des hydrierten auf Styrol basierenden thermoplastischen Elastomer auch ein Zerbrechen des Glittermaterials nach sich zieht. Daher kann ein Elastomer, das eine geringere Neigung zum Zerbrechen zeigt, wenn es eine starke Verformung erfährt, zur weiteren Verbesserung der Schlagzähigkeit beitragen.
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Bei dem hydrierten auf Styrol basierenden thermoplastischen Elastomer handelt es sich um ein Polymer, das den oben genannten Werten physikalischer Eigenschaften genügt und eine Wiederholeinheit aus hydriertem Styrol hat. Die strukturbezogenen Eigenschaftsmerkmale der Polymere unterliegen keinen besonderen Beschränkungen, wobei vorzugsweise solche verwendet werden können, die zusätzlich zu Styrol einen Wiederholeinheitsbaustein wie etwa Ethylen, Butylen und Butadien aufweisen.
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Der Gehalt des modifizierenden Mittels in der Harzzusammensetzung mit Metalleffekt kann 1 bis 10 Massenteile, vorzugsweise 1 bis 5 Massenteile betragen, bezogen auf 100 Massenteile der Harzzusammensetzung. Der Gehalt an modifizierendem Mittel unterliegt indes keinerlei Beschränkungen auf einen spezifischen Gehaltsbereich.
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Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann indes zusätzlich zu dem thermoplastischen Harz (Harzgrundstoff), dem Glittermaterial und dem modifizierenden Mittel weitere Bestandteile enthalten, sofern die Eigenschaftsmerkmale nicht beeinträchtigt werden. Weitere Bestandteile umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Flammschutzmittel, Antioxidantien, Dispergiermittel, Weichmacher, Stabilisatoren sowie andere Farbstoffe als Glittermaterialien.
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[Verfahren zur Herstellung einer Harzzusammensetzung]
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung der Harzzusammensetzung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Bestandteile der Zusammensetzung, zu denen die jeweiligen Pellets des Harzgrundstoffs, des Glittermaterials und des modifizierenden Mittels gehören, in einem einzigen Behälter trocken vermischt werden, woraufhin die Zusammensetzung unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders oder dergleichen unter Aufschmelzen verknetet und zu Pellets verarbeitet wird, wobei jedoch keinerlei Beschränkungen auf ein bestimmtes Verfahren bestehen.
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Die Harzzusammensetzung mit Metalleffekt gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie sie auf diese Weise erhalten wird, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen hinsichtlich ihrer Form und kann in fließfähiger oder feststofflicher Form vorliegen, solange sie die oben ausführlich beschriebene spezifische Zusammensetzung hat. Die Harzzusammensetzung mit Metalleffekt weist sowohl Glanzeigenschaften als auch Schlagzähigkeit auf, wenn sie zu einem feststofflichen Formprodukt geformt wird.
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[Harzformprodukt mit Metalleffekt]
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Der Harzzusammensetzung mit Metalleffekt der vorliegenden Erfindung kann durch Formgebung eine vorbestimmte Gestalt verliehen werden, um ein Harzformprodukt mit Metalleffekt zu erhalten. Das Formgebungsverfahren unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, wobei die zu Pellets verarbeitete Harzzusammensetzung in einem Formwerkzeug mit der gewünschten Gestalt eingespritzt werden kann, das zur Formgebung auf eine gewünschte Temperatur erwärmt sein kann. Andere Formgebungsverfahren wie Extrusion, Formpressen, Spritzformpressen und Blasformen können ebenfalls zur Anwendung gebracht werden.
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Das Harzformprodukt mit Metalleffekt kann allein oder in Kombination mit anderen Bauteilen, Baugliedern oder dergleichen als schlagzähes Bauglied zur Anwendung gebracht werden. Beispielsweise kann es sich bei dem schlagzähen Bauglied um ein Bauglied für die Innenausstattung von Automobilen handeln. Spezifische Bauglieder für die Innenausstattung von Automobilen können, unter anderem, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Schaltknopfpaneele, Navigationsgeräte-Einfassungen, Audiogeräte-Einfassungen, Schalthebeleinfassungen, Zierelemente für Instrumententafeln, Zierelemente für Türrahmen und Gesamtheiten von Messanzeigern umfassen. Als weiteres Beispiel kann es sich bei dem schlagzähen Bauglied um eines der Bauglieder handeln, aus denen Elektrogeräte und Haushaltsartikel bestehen.
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Bei dem Harzformprodukt mit Metalleffekt gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die Harzzusammensetzung eine spezifische Zusammensetzung, wobei es auf diese Weise ein erstrebenswertes Aussehen, das auf das Glittermaterial zurückzuführen ist, aufweist und schlagzäh ist, wobei es weiterhin eine weitverbreitete Verwendung auf verschiedenartigen Anwendungsgebieten finden kann. Insbesondere ist bei Zusammensetzungen, die ein Glittermaterial, das ein Metall oder eine anorganische Verbindung enthält und eine Partikelgröße von mehr als einigen Mikrometern hat, oder ein Glittermaterial enthalten, das einen spröden Harzpartikel enthält, herkömmlicherweise die Verschlechterung der Schlagzähigkeit ein großes Problem gewesen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind sogar Harzformprodukte, die derartige Glittermaterialien enthalten, dahingehend vorteilhaft, dass sie ausreichend Schlagzähigkeit und ein gewünschtes Aussehen bereitstellen.
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[Beispiele]
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die untenstehenden Beispiele ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich indes nicht auf die im Folgenden genannten Beispiele.
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Es wurden die Harzzusammensetzungen mit Metalleffekt der Beispiele und Vergleichsbeispiele hergestellt. In den Zusammensetzungen sowohl der Beispiele als auch der Vergleichsbeispiele wurde ein Polycarbonatharz (Produktname: Panlite SS2525Z, hergestellt von Teijin Ltd.) als thermoplastisches Harz verwendet, das als Harzgrundstoff dient, und ein Aluminiumpigment-Masterbatch (Produktname: NHff -A-05CB50, Nagase & Co., Ltd.) wurde als Glittermaterial verwendet. Das verwendete Masterbatch wird im Folgenden beschrieben. Bei dem Harzgrundstoff handelt es sich um ein Acrylnitril-Styrol-Copolymer, der Aluminiumanteil betrug 50 Massen-%, und das Aluminium war von talerförmiger Gestalt, wobei die Partikelgröße des Aluminiums 5 µm betrug. Die Menge an zugesetztem Glittermaterial ist in der Tabelle 2 weiter unten aufgeführt.
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Als modifizierendes Mittel wurde in sämtlichen der Beispiel 1 bis 5 und dem Vergleichsbeispiel 3 das hydrierte auf Styrol basierende thermoplastische Elastomer verwendet, das von der Firma Asahi Kasei Corporation hergestellt wird. Einzelheiten zum verwendeten modifizierenden Mittel sind in Tabelle 1 aufgeführt. S. O. E. (eingetragene Handelsmarke) ist ein hydriertes Styrol-Butadien-Copolymer. Tuftec (eingetragene Handelsmarle), Serie M, ein hydriertes Styrol-Ethylen-Styrol-Copolymer. Tuftec (eingetragene Handelsmarke), Serie H, ist eine modifizierte Serie M (die Modellnummern in den Beispielen 4 und 5 sind mit Säure modifiziert). Sowohl die Bruchdehnung als auch die 300-%-Zugspannung sind physikalische Eigenschaften des hydrierten auf Styrol basierenden thermoplastischen Elastomers thermoplastischen Elastomers für sich genommen, bevor es der Harzzusammensetzung zugesetzt wird, und sie stellen Werte dar, die gemäß ISO 37 gemessen werden. Die zugesetzte Menge an modifizierendem Mittel ist unten in Tabelle 2 aufgeführt.
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Um die Harzzusammensetzung mit Metalleffekt herzustellen, wurden das Polycarbonatharz, das Aluminium-Glittermaterial und das modifizierende Mittel vermischt, und es wurden Pellets des Harzgrundstoffs, von Aluminium MB und des modifizierenden Mittels in einem einzigen Behälter trocken vermischt, woraufhin sie in einem Doppelschneckenextruder (HYPERKTX 30 SHT-HS, hergestellt von Kobe Steel, Japan) bei einer Zylindertemperatur von 270 bis 280 °C, einer Drehgeschwindigkeit von 200 U/min. und einer Ausstoßrate von 38 kg/Std. in der Schmelze verknetet wurden, um anschließend eine Kühlung in einem Wassertank zu erfahren, während die Stränge gedehnt und in einem Pelletiergerät zu Pellets verarbeitet wurden. Anschließend wurden Harzformprodukte bei einer Harztemperatur 270 bis 280 °C und einer Formtemperatur von 80 °C mittels Spritzgießen erhalten, unter Verwendung einer hantelförmigen ISO-Prüfstückform mit einem Spritzgießgerät (FANUC ROBOSHOT S-2000i 100A). Der Wert der Schlagzähigkeit nach Charpy des Harzformprodukts wurde gemäß ISO179-1 gemessen. Die Bruchformen mittels der Schlagzähigkeitsprüfung nach Charpy sind in Tabelle 2 gemeinsam mit dem Charpy-Schlagzähigkeitswert aufgeführt, wobei der vollständige Bruch mit C und der teilweise Bruch mit P bezeichnet ist. Die Zusammensetzungen sowohl der Beispiele als auch der Vergleichsbeispiele wiesen aufgrund des Aluminium-Glittermaterials eine silberne Färbung mit Metalleffekt auf und unterschieden sich nicht hinsichtlich ihres Aussehens.
[Tabelle 1]
| Beispiele / Vergleichsbeispiele | Produktname | Modellnummer | Bruchdehnung (%) | 300-%-Zugspannung (MPa) |
| Beispiel 1 | S. O E. (R) | S1606 | 490 | 3,6 |
| Beispiel 2 | Tuftec (R) Serie M | M1913 | 600 | 4,4 |
| Beispiel 3 | Tuftec (R) Serie M | M1943 | 650 | 2,9 |
| Beispiel 4 | Tuftec (R) Serie H | H1041 | 650 | 3,4 |
| Beispiel 5 | Tuftec (R) Serie H | H1052 | 700 | 2,5 |
| Vergleichsbeispiel 3 | S. O. E. (R) | S1605 | 460 | 12,6 |
[Tabelle 2]
| | Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 |
| Glittermaterial (Massenteile) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | - | 2 |
| Modifizierendes Mittel (Massenteile)) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | - | - | 3 |
| Schlagzähigkeitswert nach Charpy (KJ/M2) | 54,0 | 66,4 | 62,8 | 59,5 | 61,5 | 10,9 | 72,0 | 14,9 |
| Bruchformen | P | P | P | P | P | C | P | C |
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Anhand der Ergebnisse, die in der obigen Tabelle 2 aufgeführt sind, wurde festgestellt, dass die Schlagzähigkeit verbessert werden kann, indem ein hydriertes auf Styrol basierendes thermoplastisches Elastomer mit vorbestimmten physikalischen Eigenschaften als modifizierendes Mittel verwendet wird.