DE102018218645A1

DE102018218645A1 - Zusammensetzung aus komplexem material

Info

Publication number: DE102018218645A1
Application number: DE102018218645.6A
Authority: DE
Inventors: Jae Sik SEO; Sung Ho Yoon; Woo Chul Jung
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-07-04
Also published as: KR20190081797A; US20190203039A1; KR102440610B1; CN110028750A

Abstract

Es wird eine Zusammensetzung offenbart, die enthält: eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% einer Polymermatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der komplexen Materialzusammensetzung; und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die Polymermatrix beinhaltet eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonat-basierten Polymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines Butadien-basierten Copolymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0184581 , die am 29. Dezember 2017 beim Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine komplexe Materialzusammensetzung oder eine Zusammensetzung, die für die Innen- und Außenteile eines Fahrzeugs verwendet werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik wurde ein Kunststoffverchromungsverfahren bei allen Innen- und Außenkunststoffteilen eines Fahrzeugs sowie dekorativen Dekorteilen eingesetzt. Wie in 3 gezeigt, wurden beispielsweise Kunststoffbeschichtungsteile bei verschiedenen Teilen eines Fahrzeugs eingesetzt.
Materialien, die üblicherweise als Beschichtungskunststoffe verwendet werden, umfassen Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und ein Harz (Matrix), das Polycarbonat (PC) und ABS enthält. Um einen solchen Elektrobeschichtungsprozess durchzuführen, wird ein Verfahren zum primären chemischen Beschichten benötigt. Beispielsweise kann Butadien in einem Oberflächen-ABS durch Chromsäure-/Schwefelsäureätzen in dem chemischen Beschichtungsverfahren oxidiert werden, so dass eine Pore gebildet werden kann. Die gebildete Pore wird als Ankerloch bezeichnet, da sie eine sehr wichtige Rolle bei der Aufbringung einer physikalischen Bindungskraft zwischen einer Metallschicht und einem ABS spielt, die in einem nachfolgenden Beschichtungsprozess gebildet und gestapelt werden. Im Stand der Technik, wie in 4 gezeigt, wird in einem Metallbeschichtungsprozess ein Rohmaterial injiziert und anschließend ein Ätzprozess durchgeführt. Während des Ätzprozesses werden unter Verwendung von Chromsäure/Schwefelsäure (z. B. CrO₃/H₂SO₄) Ankerlöcher in der ABS-Oberfläche ausgebildet. Anschließend kann ein chemischer Beschichtungsprozess (z. B. zur Vermittlung einer Oberflächenleitfähigkeit) durchgeführt werden, der einen Neutralisations-/Reduktionsprozess, einen Aktivierungsprozess und einen chemischen Ni-Schicht-Herstellungsprozess umfassen kann. Danach wird ein Elektrobeschichtungsprozess zur Erzeugung einer Metallschicht auf einer Oberfläche durchgeführt. Dieses Verfahren kann Prozesse zur Erzeugung von Cu, zur Erzeugung von Ni und zur Erzeugung von Cr umfassen.
Wenn die Ankerlöcher nicht ausreichend ausgebildet sind, weist eine Beschichtungsschicht möglicherweise keine ausreichende Haftung auf. Dies kann zum Abblättern der Beschichtungsschicht führen, was ein folgenschwerer Schaden sein kann, der zu Körperverletzungen führt, wenn er an Teilen mit Handkontakt, wie etwa Griffen, Knöpfen und Knäufen, auftritt.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der hierzulande einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dazu, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfassen“, „enthalten“, „aufweisen“ etc. bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Bereichen, ganzzahligen Größen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Bestandteilen spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Bereiche, ganzzahliger Größen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Bestandteile und/oder Kombinationen davon ausschließen.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche Begriffe, wie hierin verwendet, allgemein Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen einschließlich Sport-Nutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeugen und dergleichen umfasst sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Kraftfahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) einschließt. Wie hierin erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Wenn nicht spezifisch aufgeführt oder aus dem Kontext offensichtlich, ist ferner der Begriff „ungefähr“, wie er hierin verwendet wird, als innerhalb eines Bereiches normaler Toleranz im Stand der Technik zu verstehen, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. „Ungefähr“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext ersichtlich, sind alle numerischen Werte, die hierin bereitgestellt werden, durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben sämtliche vorliegend verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem die vorliegende Erfindung gehört. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, wie etwa solche, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, dass sie eine Bedeutung haben, die ihrer Bedeutung im Kontext des relevanten Gebiets und der vorliegenden Offenbarung entspricht, und sind nicht in einem idealisierten oder übermäßig formellen Sinn zu interpretieren, es sei denn, dies ist vorliegend ausdrücklich so angegeben.
In bevorzugten Aspekten ist hierin eine komplexe Materialzusammensetzung (die „Zusammensetzung“ oder die „Kunststoffzusammensetzung“) vorgesehen, die die Haftung und verschiedene Eigenschaften zwischen einer Beschichtungsschicht und einem Kunststoff bei verschiedenen Materialien für ein Fahrzeug verbessern kann.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die enthalten kann: eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% einer Polymermatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die Polymermatrix kann eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonat-basierten Polymers und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines Butadien-basierten Copolymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die den anorganischen Füllstoff enthaltende Zusammensetzung in einer Polymerschicht („Kunststoffschicht“) eines Fahrzeugteils gebildet sein, und eine Beschichtungsschicht des Fahrzeugteils kann auf der Zusammensetzung gebildet sein, so dass die Haftung der Polymerschicht an der Beschichtungsschicht verbessert werden kann.
Der Begriff „Füllstoff“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Material, das üblicherweise in ein Harz (z. B. eine Polymerharzzusammensetzung) eingebracht ist, um die Eigenschaften des Harzes zu modifizieren. Der Begriff „anorganischer Füllstoff“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein anorganisches Material (nicht-organisches Material), das als Füllstoff verwendet wird und andere Elemente als nur Kohlenstoff enthält, wie etwa P, S, Si, O, N, B, Metalle, Halogen und dergleichen.
Die Größe des anorganischen Füllstoffs kann in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis 15 µm, von ungefähr 0,5 bis 5 µm oder insbesondere von ungefähr 0,5 bis 2 µm liegen, wobei eine Haftfläche mit der Beschichtungsschicht aufgrund einer organischen Beziehung mit Ankerlöchern, die in einem Copolymer-basierten Butadien gebildet sind, maximiert werden kann.
Üblicherweise bezieht sich der Begriff „Größe“ oder „Partikeldurchmesser“ eines Partikels (z. B. Partikel des anorganischen Füllstoffs) auf einen Maximalwert der gemessenen Größe. Beispielsweise kann die Größe oder der Partikeldurchmesser entlang der Richtung gemessen werden, die den größten Wert der gemessenen Länge aufweist.
Die Polymermatrix kann geeigneterweise das Polycarbonat-basierte Polymer in einer Menge von ungefähr 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, umfassen.
Das Butadien-basierte Copolymer kann geeigneterweise ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer umfassen.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Whisker, Talkum, Calciumcarbonat, Kaolin oder eine Kombination davon umfassen.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Whisker in einer Menge von ungefähr 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten. Die Whisker können Magnesiumsulfat enthalten.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Talkum in einer Menge von ungefähr 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Calciumcarbonat in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Kaolin in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten.
In einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeugteil vorgesehen, das eine Beschichtungsschicht enthalten kann; und eine Polymerschicht, die die Zusammensetzung, wie hierin beschrieben, umfasst. Die Beschichtungsschicht kann auf der Polymerschicht ausgebildet sein.
Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugteils vorgesehen. Das Verfahren kann in geeigneter Weise das Bilden einer Schicht, die die Zusammensetzung umfasst, wie sie hierin beschrieben ist, und das Ätzen des anorganischen Füllstoffs in der Zusammensetzung umfassen. Beim Ätzen kann in geeigneter Weise Chromsäure/Schwefelsäure verwendet werden. Ferner ist ein Fahrzeug vorgesehen, das das Fahrzeugteil, wie hierin beschrieben, beinhalten kann.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird eine detaillierte Beschreibung einer Art und eines Gehalts des anorganischen Füllstoffs gegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Haftung und verschiedene Eigenschaften zwischen einer Beschichtungsschicht und Kunststoff in verschiedenen Materialien für ein Fahrzeug zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine rasterelektronenmikroskopische (REM-)Aufnahme, das in dem Vergleichsbeispiel Grenzflächen-Ankerlöcher zeigt.
2 ist eine REM-Aufnahme, das beispielhafte Grenzflächen-Ankerlöcher gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung, die beispielhafte Kunststoffbeschichtungsteile für ein beispielhaftes Fahrzeug zeigt, bei dem die Zusammensetzung in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden kann.
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Metallbeschichtungsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dazu, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfassen“, „enthalten“, „aufweisen“ etc. bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Bereichen, ganzzahligen Größen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Bestandteilen spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Bereiche, ganzzahliger Größen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Bestandteile und/oder Kombinationen davon ausschließen.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche Begriffe, wie hierin verwendet, allgemein Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen einschließlich Sport-Nutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeugen und dergleichen umfasst sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Kraftfahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) einschließt. Wie hierin erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Wenn nicht spezifisch aufgeführt oder aus dem Kontext offensichtlich, ist ferner der Begriff „ungefähr“, wie er hierin verwendet wird, als innerhalb eines Bereiches normaler Toleranz im Stand der Technik zu verstehen, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. „Ungefähr“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext ersichtlich, sind alle numerischen Werte, die hierin bereitgestellt werden, durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben sämtliche vorliegend verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem die vorliegende Erfindung gehört. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, wie etwa solche, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, dass sie eine Bedeutung haben, die ihrer Bedeutung im Kontext des relevanten Gebiets und der vorliegenden Offenbarung entspricht, und sind nicht in einem idealisierten oder übermäßig formellen Sinn zu interpretieren, es sei denn, dies ist vorliegend ausdrücklich so angegeben.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die enthalten kann: eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% einer Polymermatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die Polymermatrix kann eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonat-basierten Polymers und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines Butadien-basierten Copolymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten.
Wenn der Gehalt an anorganischem Füllstoff größer als der vorbestimmte Betrag ist, z. B. größer als ungefähr 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, kann sich die Schlagzähigkeit eines Materials verschlechtern, und wenn der Gehalt an anorganischem Füllstoff kleiner als der vorbestimmte Betrag ist, z. B. weniger als ungefähr 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, kann sich die Haftung an der Beschichtungsschicht geringfügig verbessern.
Ein Partikeldurchmesser des anorganischen Füllstoffs kann in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis 15 µm, von ungefähr 0,5 bis 5 µm oder insbesondere von ungefähr 0,5 bis 2 µm liegen, wobei eine Haftfläche mit der Beschichtungsschicht aufgrund einer organischen Beziehung mit Ankerlöchern, die in einem Copolymer-basierten Butadien gebildet sind, maximiert werden kann.
Die Polymermatrix kann geeigneterweise das Polymer auf Polycarbonatbasis in einer Menge von etwa 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, umfassen. Das Butadien-basierte Copolymer kann geeigneterweise ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer umfassen.
Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Whisker, Talkum, Calciumcarbonat, Kaolin oder eine Kombination davon umfassen. Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Whisker in einer Menge von ungefähr 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten. Die Whisker können Magnesiumsulfat enthalten. Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Talkum in einer Menge von ungefähr 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten. Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Calciumcarbonat in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten. Der anorganische Füllstoff kann geeigneterweise Kaolin in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, enthalten.
In einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeugteil vorgesehen, das eine Beschichtungsschicht beinhalten kann; und eine Polymerschicht, die die Zusammensetzung, wie hierin beschrieben, umfasst. Die Beschichtungsschicht kann auf der Polymerschicht ausgebildet sein.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugteils bereit. Das Verfahren kann in geeigneter Weise das Bilden einer Schicht, die die Zusammensetzung umfasst, wie sie hierin beschrieben ist, und das Ätzen des anorganischen Füllstoffs in der Zusammensetzung umfassen. Beim Ätzen kann geeigneterweise Chromsäure/Schwefelsäure (z. B. CrO₃/H₂SO₄) verwendet werden. Das Verfahren kann ferner das Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf der Schicht umfassen. Beispielsweise kann die Beschichtungsschicht Cu, Ni oder Cr umfassen.
In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug vor, das das Fahrzeugteil, wie hierin beschrieben, umfassen kann.
BEISPIEL
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Die beispielhaften Ausführungsformen dienen jedoch als Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern wird innerhalb des Bereiches der nachfolgend beschriebenen Ansprüche definiert.
Beispielhafte Ausführungsformen und Vergleichsbeispiel
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden Kunststoffzusammensetzungen entsprechend den Zusammensetzungen von Ausführungsbeispielen und einem Vergleichsbeispiel hergestellt.
Ferner wurden Kunststoffe, die diese Zusammensetzungen enthielten, mit Metall beschichtet, und verschiedene Eigenschaften der Kunststoffe, die diese Beschichtungsschichten aufwiesen, wurden bewertet.
Insbesondere wurden vier anorganische Partikel aus Whiskern, feinem Talkum, CaCO₃ und Kaolin in einer PC und ABS enthaltenden Matrix unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders bei einer Temperatur von ungefähr 250°C wie in den in Tabelle 1 gezeigten Ausführungsbeispielen 1 bis 13 vermischt, und Standardproben, die bei einer Injektionstemperatur von 250°C injiziert wurden, wurden getestet.

Spezifische Arten der in Tabelle 1 verwendeten anorganischen Füllstoffe sind wie folgt. Tabelle 2

Name des Materials	Komponentenbestandteil	Größe (µm)
Whisker (Magnesiumsulfat)	MgSO₄ · 5Mg (OH)₂ · 3H₂O	7-11
Feines Talkum	3MgO, 4SiO₂, H₂O	3-4
Calciumcarbonat	CaCO₃	1-2
Kaolin	Al₂Si₂O₅ (OH)₄	1-2

In Tabelle 2 wurden die Art und der Gehalt des Füllstoffs durch eines von Whisker, Talkum, Calciumcarbonat und Kaolin eingestellt.

Ein Verfahren zur Bewertung der Tabelle 1 ist wie folgt. Tabelle 3

Bewertungsgegenstand	Bewertungsstandard	Testbedingung
MI	ASTM D1238	230°C, 21,6 kg
Zugfestigkeit	ASTM D638	50 mm/min
Biegefestigkeit	ASTM D790	10 mm/min
Biegemodul	ASTM D790	10 mm/min
Schlagfestigkeit	ASTM D256	30 kgf
Wärmeformbeständigkeitstemperatur	ASTM D648	1,8 MPa
Beschichtungshaftung	HKMC-Selbstbewertung (90° -Exfoliationstest)	50 mm/min

Gemäß Verfahren der Tabelle 3 wurden Proben durch Injizieren von Zug-/Biegestandardproben hergestellt und wurden anschließend bewertet.
Im Hinblick auf die Beschichtungshaftung wurden nach dem Injizieren einer Flachplattenprobe von 10 × 10 cm² Ankerlöcher durch Ätzen einer ABS-Oberfläche mit einem 1:1-Gemisch aus Chromsäure/Schwefelsäure (CrO₃/H₂SO₄) gebildet, anschließend wurde das chemische Beschichten einschließlich des sequentiellen Durchführens eines Neutralisations-/Reduktionsprozesses, eines Aktivierungsprozesses und eines Herstellungsprozesses einer chemischen Ni-Schicht durchgeführt und anschließend wurden Cu/Ni/Cr-Schichten mittels eines Elektrobeschichtungsprozesses sequenziell ausgebildet. Dabei wurden 20 µm, 10 µm, und 0,25 µm als Standarddicken jeweils als die Cu-Schicht, die Ni-Schicht und die Cr-Schicht aufgebracht, und dann wurden die Schichten in einer Richtung von 90° abgetragen, um einen Mittelwert des Abtragungsabstandes von etwa 50 mm einzuhalten.
Im Falle der Whisker der beispielhaften Ausführungsformen der Tabelle 1, wenn der Gehalt der Whisker größer als 20 Gew.-% war, war keine Extrusion möglich. Im Falle des Talkums, wenn der Gehalt an Talkum größer als 30 Gew.-% war, war keine Extrusion möglich.
Insbesondere wenn die Whisker in einer Menge von 30 Gew.-% oder mehr vermischt wurden, war keine Extrusion möglich, jedoch war die Beschichtungshaftung dadurch deutlich größer als diejenige durch die Matrix, die PC und ABS allein bis zu einer Menge von 20 Gew.-% davon enthielt.
Wenn das Talkum in einer Menge von 40 Gew.-% oder mehr vermischt wurde, war keine Extrusion möglich, jedoch war die Beschichtungshaftung dadurch deutlich größer als diejenige durch die Matrix, die PC und ABS allein bis zu einer Menge von 30 Gew.-% davon enthielt, und die Schlagzähigkeit dadurch war derjenigen der Whisker in dem gleichen Gehalt überlegen.
Zudem war die Wärmebeständigkeit durch die Whisker und das Talkum im Vergleich zu derjenigen durch die Matrix, die PC und ABS allein enthielt, um ungefähr 10°C oder mehr erhöht.
In den Fällen von CaCO₃ und Kaolin war eine Extrusion bis zu 40 Gew.-% davon möglich, wenn sie jedoch in einer Menge von 20 Gew.-% oder weniger vermischt wurden, verbesserte sich die Beschichtungshaftung dadurch unwesentlich. Wenn sie jedoch in einer Menge von 30 bis 40 Gew.-% vermischt wurden, verbesserte sich die Beschichtungshaftung dadurch.
In der Regel werden bei Beschichten eines ABS oder einer PC und ABS enthaltenden Matrix Tiefdruck-Ankerlöcher auf einer Oberfläche davon in einem Ätzprozess ausgebildet. Bevorzugt kann sich gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn der anorganische Füllstoff in die Polymerschicht („Schicht“ oder „Kunststoffschicht“) eingebracht ist, ein Effekt der Prägung auf die Ankerlöcher verstärken, wodurch ein synergistischer Effekt der Beschichtungshaftung hervorgerufen wird.
Die Whisker weisen in der Regel eine Größe von 7 bis 11 µm in einer Längsrichtung oder bei einem Durchmesser mit einem Maximalwert auf. Wenn deren Länge ungefähr 5 µm oder weniger beträgt, kann eine physikalische Verstärkungswirkung reduziert werden, und ein synergistischer Effekt der Haftung kann sich verringern. Wenn deren Länge etwa 15 µm oder mehr beträgt, kann sich die physikalische Verstärkungswirkung weiter erhöhen. Da sich das Erscheinungsbild nach dem Beschichten verschlechtert, kann es in diesem Fall nicht als Füllstoff für ein Beschichtungsmaterial geeignet sein.
Das feine Talkum kann geeigneterweise eine Größe von ungefähr 3 bis 4 µm aufweisen, das CaCO₃ kann geeigneterweise eine Größe von ungefähr 1 bis 2 µm aufweisen und das Kaolin kann geeigneterweise eine Größe von ungefähr 1 bis 2 µm aufweisen, und sie können planare oder sphärische Formen aufweisen. Wenn der Durchmesser dieser Partikel zunimmt (z. B. größer als ungefähr 5 µm), kann sich die Beschichtungshaftung verringern oder das Aussehen der Beschichtung kann sich verschlechtern. Zudem kann die Massenproduktion von Talkum, CaCO₃ und Kaolin auf Nanometerebene von 1 µm oder weniger schwierig sein, und die Massenproduktion kann aufgrund der Kostenproblematik schwierig sein.
1 ist eine Rasterelektronenmikroskop-(REM-)Aufnahme, die einen Zustand der Grenzflächen-Ankerlöcher gemäß dem Vergleichsbeispiel in Tabelle 1 zeigt.
2 ist eine REM-Aufnahme, die beispielhafte Grenzflächen-Ankerlöcher gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Falle von 2 gemäß der beispielhaften Ausführungsform wurden teilweise die Ankerlöcher mit einer Größe von ungefähr 1 bis 3 µm, was ein Füllstoffpartikeldurchmesser ist, beobachtet, und die gesamtspezifische Oberflächenfläche wurde vergrößert.
Die Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Vergleich zu dem ABS oder der Matrix, die PC und ABS ohne den Füllstoff enthält, wesentlich verbesserte mechanische Eigenschaften, Wärmebeständigkeit und Beschichtungshaftung unter Beibehaltung des Erscheinungsbildes bereitstellen.
In der Regel weist die PC und ABS enthaltende Matrix im Vergleich zu ABS ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf, ihre Beschichtungshaftung kann jedoch schlecht sein, weil ihr im Vergleich zum ABS allein der Gehalt an Butadien fehlt.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann durch Einmischen des in der vorliegenden Erfindung verwendeten anorganischen Füllstoffs die Beschichtungshaftung der herkömmlichen Matrix, die PC und ABS enthält, auf das Niveau des ABS erhöht werden.
Zudem ist die PC und ABS enthaltende Matrix teurer als das ABS. Daher nimmt bei einem Einmischen eines preisgünstigen anorganischen Füllstoffs die Matrix, die einen PC- und ABS-Gehalt enthält, bei zunehmendem anorganischem Füllstoffgehalt in relativer Weise ab, die Kosten können reduziert werden.
Die Zusammensetzung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als Material für die Beschichtung, wie etwa von Innen-/Außenteilen, verwendet werden, und es ist möglich, das Problem bezüglich der Ablösung der Beschichtung zu verringern, wenn das herkömmliche Material, das für Teile mit Handkontakt verwendet wird, ersetzt wird.
Während die Erfindung in Zusammenhang damit beschrieben wurde, was gegenwärtig als bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen betrachtet wird, ist davon auszugehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil beabsichtigt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die in Geist und Umfang der angehängten Ansprüche enthalten sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020170184581 [0001]

Claims

Zusammensetzung, umfassend eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% einer Polymermatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der komplexen Materialzusammensetzung, und eine Menge von etwa 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der komplexen Materialzusammensetzung, wobei die Polymermatrix umfasst: eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonat-basierten Polymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix; und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines Butadien-basierten Copolymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei ein Partikeldurchmesser des anorganischen Füllstoffs ungefähr 0,5 bis 15 µm beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Polymermatrix das Polycarbonat-basierte Polymer in einer Menge von ungefähr 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Butadien-basierte Copolymer ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Whisker, Talkum, Calciumcarbonat, Kaolin oder eine Kombination davon umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Whisker in einer Menge von ungefähr 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die Whisker Magnesiumsulfat umfassen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Talkum in einer Menge von ungefähr 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Calciumcarbonat in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff Kaolin in einer Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
Fahrzeugteil, umfassend: eine Beschichtungsschicht; und eine Polymerschicht, die eine Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst, wobei die Beschichtungsschicht auf der Polymerschicht ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugteils, umfassend: Ausbilden einer Schicht, die eine Zusammensetzung umfasst, wobei die Zusammensetzung eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% einer Polymermatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der komplexen Materialzusammensetzung, und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der komplexen Materialzusammensetzung, umfasst, wobei die Polymermatrix eine Menge von ungefähr 60 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonat-basierten Polymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix, umfasst; und eine Menge von ungefähr 10 bis 40 Gew.-% eines Butadien-basierten Copolymers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermatrix; Ätzen des anorganischen Füllstoffs in der Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ätzen mittels Chromsäure und/oder Schwefelsäure durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner das Bilden einer Beschichtungsschicht auf der Schicht umfasst.