基于聚丙烯樹脂的制劑的制作方法
【專利摘要】一種基于聚丙烯樹脂的制劑,其包含下列成分：50到90重量份的丙烯/乙烯共聚物，9到20重量份的包含40%到80%的滑石粉和20%到60%的包含微球、纖維和超微?；鄣慕M的填料，0.1到10重量份的發(fā)泡劑，其中選取所述制劑的各種成分的重量份使得總和為100重量份，所述制劑具有0g/10min到200g/10min的熔體流動速率MFR和0.95g/cm3到1g/cm3的發(fā)泡劑膨脹前的密度。
【專利說明】基于聚丙烯樹脂的制劑
[0001]本發(fā)明的主題為基于聚丙烯樹脂的制劑，在汽車領域中發(fā)現(xiàn)有特定應用的由該制劑制成的發(fā)泡塑料件，和能夠制造該發(fā)泡塑料件的注射和發(fā)泡所述制劑的方法。
[0002]特別用于汽車領域的塑料件通常使用注射包含無機填料比如滑石粉或玻璃纖維的基于聚丙烯的樹脂的方法生產。這些無機填料具有改進所制得件的機械性能比如硬度和抗沖擊性的效果。
[0003]然而這些填料特別例如滑石粉的存在由于例如在注射和發(fā)泡操作期間滑石粉向所述表面隆起而通常不能獲得具有令人滿意的表面光潔度的塑料件。為了克服該缺陷，在填充需要使用具有 完善密封的模具的注射模具時，可能有必要應用相反的氣壓。
[0004]此外，由于這些常規(guī)的礦物填料的存在增加了材料的密度(聚丙烯的密度從0.9增加到1.05，通過添加20%的密度2.7的滑石粉)，因此通常不能找到涉及減輕車輛重量的汽車領域中的當前主要問題的解決方法。
[0005]因此本發(fā)明的一個目的是提供一種用于制造具有適用于汽車領域的機械性能、高品質的表觀和良好的抗刮劃性的輕質發(fā)泡塑料件的基于聚丙烯樹脂的制劑。
[0006]為了這個目的，本發(fā)明提出包括下列元素的基于聚丙烯樹脂的制劑:
[0007]-50到90重量份的丙烯和乙烯的共聚物；
[0008]-9到20重量份的礦物填料的混合物，其包含40%到80%的滑石粉和20%到60%的來自包括微球、纖維和超微?；鄣慕M的填料；
[0009]-0.1到10重量份的發(fā)泡劑，選取所述制劑的不同元素的重量份使得總和為100重
量份；
[0010]所述制劑具有50g/10min到200g/10min的熔體流動速率MFR和0.95g/cm3到Ig/cm3的發(fā)泡劑膨脹前的密度。
[0011]應當注意，加入所述制劑的元素的全部重量為100重量份。
[0012]“超微?；邸笔侵竵單⒚壮叽绲模c滑石粉的3.5微米相比1.8微米的和與滑石粉的6.2m2/g相比的17m2/g的比表面積的滑石粉。與滑石粉相比所述超微粒滑石粉增加的比表面積賦予相同百分比的填料更大的強化效應；這有助于實現(xiàn)最有利的沖擊/硬度平衡。與滑石粉相比，超微?；鄣膿饺朐试S抗張強度閾值根據填充料的百分比的增加。其改進了注射模塑之后收縮的各同向性。
[0013]9到20重量份的含20%到60%微球、纖維或超微粒滑石粉的礦物填料混合物的使用允許獲得低密度的制劑以便能夠制造輕質發(fā)泡件同時保留汽車領域中預期的機械性能。
[0014]高熔體流動速率MFR促進所述制劑有規(guī)律的膨脹以在所述件的中心形成具有均一尺寸的、均勻分布的孔隙度的發(fā)泡區(qū)域。此外，該熔體流動有助于促進模具注射以便由此配制的材料完全遵循模具壁的輪廓并得到高品質表面狀況且無肉眼可視缺陷的塑料件。
[0015]礦物填料比如球形的、纖維的或超微?；厶盍系拇嬖谕瑯佑兄讷@得塑料件非常好的表面狀況。這使得與使用礦物填料僅包含滑石粉的制劑的常規(guī)方法相比簡化制造方法成為可能。借助于本發(fā)明的制劑，沒有必要在注射期間應用相反的氣壓以獲得高品質表面狀況，并因此所使用的模具由于具有較差的密封而可以是較低成本的。[0016]根據本發(fā)明的一個具體實施方案，所述聚丙烯共聚物由丙烯和乙烯的共聚物形成以便產生能夠獲得低粘度制劑的低分子量的聚合物。
[0017]有利地，礦物填料的混合物包括40%到80%的滑石粉和20%到60%的包括提高由該制劑模制的件的機械性能和抗刮劃性的基于鎂的合成纖維的纖維填料。此外，在包含20重量份的該填料混合物的制劑和包含20重量份的滑石粉的類似制劑之間的增重大約為7%。
[0018]根據一個具體實施方案，所述纖維具有小于I微米的直徑和短于100微米的長度，并且優(yōu)選短于50微米的長度其也有助于改進所述件的表面狀況。
[0019]根據實施方案的一個變體，所述制劑包含O到10重量份的防紫外添加劑以便所述制劑的不同元素的重量份的總和保持100重量份，用以保護所述模制材料免受可能引起其降解的高能量UV射線的損害。
[0020]根據第二個方面，本發(fā)明涉及一種發(fā)泡塑料件，其特別用于車輛，由具有如上文描述的基于聚丙烯樹脂的制劑的材料形成的以便所述件為輕質并具有高質量表面狀況。
[0021]根據本發(fā)明的一個具體實施方案，所述材料在沿著所述件的最長維度延伸的第一中心區(qū)具有30%到50%的膨脹率，所述第一區(qū)被插在非發(fā)泡材料的第二和第三表面區(qū)之間。位于所述模制件中心的區(qū)域的這個膨脹率使該件能夠制成更加輕質的同時保留所需機械性能并限制該中心區(qū)域內分層的風險。
[0022]通過前述制劑的使用，所述第二和第三表面區(qū)或“表層”具有沒有任何肉眼觀察到的缺陷的、高質量表面狀況的外表面。
[0023]優(yōu)選地，所述發(fā)泡塑料件具有使用施加ION的力和4.0cm/s±0.lcm/s的移動速度的鋒利的尖端、通過交叉影線測量的、低于1.4和1.5之間的亮度變化AL抗刮劃性，所述交叉影線包括在每2mm間隔的每個 方向的8個切割線以便預防特別是其在車輛內部或外部使用時所述件上表面刮劃的形成以及其劣化。所述部件在它的整個使用期均維持高品質的表觀。
[0024]根據一個可能性，所述發(fā)泡塑料件具有總厚度Ef并且第二和第三表面區(qū)各具有(Ef/7.2)和(Ef/3.75)之間的一個相同的厚度。這使得平衡第一發(fā)泡區(qū)和第二和第三非發(fā)泡區(qū)的厚度以便所述件具有良好的抗張強度和平行于第一中心區(qū)的最長維度的平面的對稱面成為可能。如此，所述件的對稱面的兩側的機械性能為均勻的。允許發(fā)泡的是高熔體流動速率，發(fā)泡越有效的熔體流動速率越高。
[0025]所述塑料件的厚度Ef通常測量在2.5和3.2mm之間。
[0026]根據本發(fā)明的一個具體實施方案，所述件形成汽車的內部元件比如襯墊行李箱的件特別是側行李箱襯墊、尾板襯墊或后輪罩內板(支撐車輛車體的垂直后側部分)。
[0027]根據本發(fā)明的另一個具體實施方案，所述件形成汽車的外部元件比如門檻保護。
[0028]優(yōu)選地，所述發(fā)泡塑料件具有1600和2100MPa之間的楊氏模量和按照各個標準IS0179/leA使用V-型切口方法測量的在23°C下15kJ/m2和20kJ/m2之間的和在_20°C下的2kJ/m2和4kJ/m2之間的簡支梁沖擊強度。如此，所述件具有類似于由其礦物填料(調節(jié)至該制劑的20重量份)僅含滑石粉的常規(guī)制劑獲得的件的硬度和沖擊強度。此外，與由常規(guī)制劑獲得的同樣的件相比，本發(fā)明的件顯示30%到40%之間的減重。
[0029]根據第三方面，本發(fā)明涉及注射和發(fā)泡方法，其特征為，它包括下列步驟:
[0030]-提供包括固定件和移動件的注射模具；[0031]-將所述固定件和移動件相對于彼此定位以形成第一間隙Ei；
[0032]-注射前述基于聚丙烯樹脂的制劑以填充由所述固定件和移動件界定的空間的全部;
[0033]-將所述固定件和移動件相對于彼此移動以便形成大于所述第一間隙Ei的第二間隙Ef，以便發(fā)泡劑通過形成氣泡包含物產生制劑的膨脹直到填充由所述固定件和移動件界定的全部空間。
[0034]因此，本發(fā)明的制劑與使用包含僅由滑石粉形成礦物填料的制劑的常規(guī)方法相比可以使用簡化的泡沫注射方法。實際上沒有必要為獲得高品質的表面狀況而在模具中施加與注射相同的相反的氣壓。這些氣泡包含物在模具的開口伸展為層其確保負載在更堅硬外觀和更抗刮劃性的兩個表層之間轉移。因此獲得的三層結構類似于骨結構。
[0035]在一個具體實施方案中，Ef/Ei比值在1.25到2.4之間以便在沿著由所述固定件和移動件界定的空間的最長維度延伸的第一中心區(qū)獲得多達30%到50%之間的膨脹率，所述第一中心區(qū)被插入非發(fā)泡材料的第二表面區(qū)和第三表面區(qū)之間。所述第一中心區(qū)的膨脹率旨在減輕所形成件的重量同時保留所需機械性能并限制所述第一區(qū)域內的分層風險。
[0036]現(xiàn)在將參考所附附圖給出作為本發(fā)明的一些可能的實施方案的非限制性實施例的描述。為簡化起見，在說明書的其余部分，通用于不同實施方案的部件帶有相同的標號。
[0037]圖1圖示說明了由根據本發(fā)明的一個實施方案的基于丙烯樹脂的制劑制成的發(fā)泡塑料件。
[0038]圖2圖示說明了具有由形成根據本發(fā)明的一個實施方案的第一間隙Ei的固定件和移動件界定的空間的注射模具。
[0039]圖3顯示用根據本發(fā)明的一個實施方案的基于丙烯樹脂的制劑填充的模具的內部空間。
[0040]圖4圖示說明了具有由形成根據本發(fā)明的一個實施方案具有形成第二間隙Ef的固定件和移動件所限定的空間的注射模具。
[0041]圖5為圖示說明在根據本發(fā)明的一個實施方案的注射和發(fā)泡方法期間注射模具的移動件相對于固定件的移動。
[0042]圖1圖示說明了用于形成內部或外部車輛零部件的發(fā)泡塑料件I。它包括具有大概在30%到50%之間的膨脹率的第一中心區(qū)2。所述第一區(qū)2的兩側，所述件I也具有各自由形成件I的表層的非發(fā)泡材料形成的第二和第三表面區(qū)3、4。這些表層3、5可具有(Ef/3.75)和(Ef/7.2)之間的相同的厚度，Ef為件I的最終總厚度。
[0043]發(fā)泡塑料件I是由由50到90重量份的聚丙烯共聚物組成的基于丙烯樹脂的制劑形成的。這種共聚物可由低分子量的丙烯和乙烯形成。
[0044]所述制劑也包括9到20重量份的由40%到80%的滑石粉形成的礦物填料的混合物。形成所述混合物的20%到60%的其它礦物填料可由球形填料比如由Schemior?
供的中空陶瓷微球SC-300或SC-500、由Cenotechnologies提供的HGT系列的中空玻璃微球、由3Μ提供的S和K系列分布的玻璃泡形成。所述其它填料也可由超微?；郾热缈蓮腉eokom購買的Mital30-80或15-80系列的那些組成。最后，這些填料也可以以具有小于I微米的直徑和短于100微米的長度甚至短于50微米的長度的基于鎂的合成纖維比如由Milliken生產的HPR-803或HPR803i纖維的形式存在，其允許制得的件I具有高抗刮劃性。
[0045]為了能夠引起制劑發(fā)泡，提供0.1到10重量份的發(fā)泡劑例如吸熱型化學劑，所述制劑的組成元素的全部總計100重量份。
[0046]所述制劑有利地具有高熔體流動速率(50g/10min到200g/10min之間的MFR)以便能夠將它容易地注射入模具中并促進發(fā)泡區(qū)域的創(chuàng)建。20到60重量份的前文援引的填料在包含滑石粉的礦物填料混合物中的存在使得制劑的重量減輕。它達到了 0.95g/cm3到lg/cm3之間的密度，其低于單獨用滑石粉制得的。
[0047]所述制劑也可包含多達10重量份的防紫外添加劑以保護所述模制件I免受高能
量福射。
[0048]由上述制劑形成的塑料件I可因此具有1600和1750MPa之間的楊氏模量和使用所述V-型切口試驗測量的在23°C下的15kJ/m2and20kJ/m2之間的和在_20°C下的2kJ/m2和4kJ/m2之間的簡支梁沖擊強度，其等值于用包含20重量份的滑石粉作為唯一礦物填料的類似件獲得的那些，同時減輕30%到40%份的重量。
[0049]本發(fā)明可通過用1.4mm的初始注射厚度和2.4mm的模具開口的制劑的下列實施例進行說明。
[0050]
【權利要求】
1.一種基于聚丙烯樹脂的制劑，含有下列元素: -50到90重量份的丙烯和乙烯共聚物； -9到20重量份的礦物填料的混合物，其包含40%到80%的滑石粉和20%到60%的來自包含微球、纖維和超微粒滑石粉的組的填料； -0.1到10重量份的發(fā)泡劑，選取所述制劑的不同元素的重量份使得總和為100重量份， 所述制劑具有50g/10min到200g/10min的熔體流動速率MFR和0.95g/cm3到lg/cm3的發(fā)泡劑膨脹前的密度。
2.根據權利要求1所述的制劑，其特征在于，礦物填料的混合物包含40%到80%的滑石粉和20%到60%的包含基于鎂的合成纖維的纖維。
3.根據權利要求2所述的制劑，其特征在于，所述纖維具有小于I微米的直徑和短于100微米的長度并優(yōu)選短于50微米的長度。
4.根據權利要求1到3之一所述的制劑，其特征在于，所述制劑包括O到10重量份的抗紫外添加劑使得所述制劑的不同元素的重量份總和共計100重量份。
5.一種特別用于車輛的發(fā)泡塑料件(I)，其特征在于，它由包含根據權利要求1到4之一的基于聚丙烯樹脂的制劑的材料形成。
6.根據權利要求5所述的發(fā)泡塑料件(I)，其特征在于，所述材料在沿著所述件(I)的最長維度延伸的第一中 心區(qū)(2)具有30%到50%的膨脹率，所述第一區(qū)(2)在非發(fā)泡材料的第二和第三表面區(qū)(3、4)之間插入。
7.根據權利要求5或6所述的發(fā)泡塑料件(I)，其特征在于，它具有使用ION的施加力通過交叉影線測量的1.4到1.5的抗刮劃性。
8.根據權利要求5-7之一所述的發(fā)泡塑料件(1)，其特征在于，所述塑料件(I)具有總厚度Ef并且其中所述第二和第三表面區(qū)各具有(Ef/7.2)到(Ef/3.75)的相同的厚度。
9.根據權利要求5-8之一所述的發(fā)泡塑料件(I)，其特征在于，它具有: -1600到2100MPa的楊氏模量， -通過V型切口試驗測量的在23°C下的15kJ/m2到20kJ/m2的和在_20°C下的2kJ/m2到4kJ/m2的簡支梁沖擊強度。
10.一種注射和發(fā)泡方法，其特征在于，它包括下列步驟: -提供具有固定件(6)和移動件(7)的注射模具(5); -將所述固定件(6)和移動件(7)相對彼此定位以形成第一間隙Ei ； -注射根據權利要求1到4之一的基于聚丙烯樹脂的制劑以填充由所述固定件(6)和移動件(7)界定的空間的全部； -將所述固定件(6)和移動件(7)相對彼此移動以形成大于第一間隙Ei的第二間隙Ef，以便所述發(fā)泡劑通過氣泡包含物的形成產生制劑的膨脹直到完全填充由所述固定件(6 )和移動件(7 )界定的空間。
11.根據權利要求10所述的注射和發(fā)泡方法，其特征在于，Ef/Ei比值在1.25到2.4之間以便膨脹在沿著由所述固定件(6)和移動件(7)界定的空間的最大維度延伸的第一中心區(qū)(2)以多達30%到50%的膨脹率發(fā)生，所述第一中心區(qū)(2)在非發(fā)泡材料中的第二和第三表面區(qū)之間插入。
【文檔編號】C08J9/00GK103732662SQ201280037584
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月13日 優(yōu)先權日:2011年7月29日
【發(fā)明者】布魯諾·納貝特, 納塔莉·桑松, 奧利維耶·克勒多, 艾爾莎·格爾曼 申請人:美嘉帕拉斯特公司