Die Erfindung betrifft Spritzgussbauteile, vorzugsweise Spritzgussbauteile in Form von Kraftfahrzeuginnenausstattungen, mit niedrigem TVOC-Gehalt und niedrigem Tetrahydrofuran-Gehalt basierend auf Polybutylenterephthalat, das aus Butandiol und Terephthalsäure synthetisiert, in einem Compounder mit angelegtem Vakuum compoundiert und anschließend im Spritzguss verarbeitet wird, wobei TVOC für„Total Volatile Organic Compounds“ steht.

In der Vergangenheit hat es nicht an Versuchen gefehlt, trotz einer gewissen Komplexität eine Bewertungsmöglichkeit für die Vielzahl der in Innenräumen anzutreffenden flüchtigen organischen Verbindungen, abgekürzt VOC für„Volatile Organic Compounds“, zu finden. Hierfür bedient man sich eines Konstruktes in Form einer Indikatorgröße, indem als Indikator für die VOC-Konzentration in Innenräumen die Summe der Konzentrationen der Einzelverbindungen herangezogen und damit der TVOC-Wert für„Total Volatile Organic Compounds“ bestimmt wird; siehe: B. Seifert, Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz, 42, Seiten 270 - 278, Springer-Verlag 1999.

Anders als im Falle der Bestimmung eines einzelnen Stoffes in der Raumluft, bei der das Messobjekt eindeutig definiert ist, insbesondere seien hier die Bestimmung von n-Decan, Toluol oder Formaldehyd genannt, muss man bei der Analyse eines VOC-Gemisches bedenken, welche Stoffe als VOC bezeichnet werden sollen. Um hier eine einheitliche Vorgehensweise zu erreichen, wurde bereits frühzeitig von einer Arbeitsgruppe der Weltgesundheitsorganisation (WHO), die sich mit Organika in der Raumluft befasste, eine Klassifizierung der organischen Verbindungen vorgenommen. Diese WHO-Klassifizierung, die auf Siedepunkten basiert, ist in Tab. 1 dargestellt, wobei darauf hingewiesen werden muss, dass nach dieser Definition weder Formaldehyd noch Diethylhexylphthalat zu den VOC gehören.

Tab.1 : Klassifizierung von organischen Verbindungen in der Innenraumluft nach WHO

^* Um die Herkunft der auch in deutschen Texten gebräuchlichen Abkürzungen besser zu dokumentieren, wurden in dieser Spalte der Tab.1 die englischen Bezeichnungen verwendet. Im Deutschen entsprechen dem die folgenden Bezeichnung: VVOC=Sehr/leicht flüchtige organische Verbindungen, VOC=Flüchtige organische Verbindungen (häufig als FOV abgekürzt), SVOC=Schwerflüchtige organische Verbindungen, POM=Partikelgebundene organische Verbindungen;

^** Polare Verbindungen sind am oberen Ende des Bereiches zu finden;

Gemäß G. Blinne, Kunststoffe 10/1999 ist Polybutylenterephthalat (PBT) in Form von Compounds, vorzugsweise verstärkt mit Glasfasern, ein wesentlicher Kunststoff in den Anwenderbranchen der Elektrotechnik/Elektronik und der Fahrzeugindustrie, insbesondere der Kraftfahrzeugindustrie. So beschreibt AutomobilKONSTRUKTION 2/2011 , Seiten 18 - 19 den Einsatz von PBT-Blends für filigrane Lautsprechergitter und Lüftungsgitter in Kraftfahrzeug Innenräumen. WO 2013/020627 A1 beschreibt unter anderem funktionalisierte Innenraumverkleidungsbauteile für ein Kraftfahrzeug auf Basis von PBT.

Als teilkristalliner Kunststoff hat PBT einen engen Schmelzbereich im Bereich von 220 bis 225°C. Der hohe kristalline Anteil ermöglicht, dass spannungsfreie Formteile aus PBT kurze Zeit ohne Verformung und Schädigung bis unterhalb der Schmelztemperatur erwärmt werden können. Reine PBT-Schmelzen sind bis 280°C kurzzeitig thermisch stabil und unterliegen nicht einem wesentlichen molekularen Abbau und zeigen keine wesentliche Entwicklung von Gasen und Dämpfen. Wie alle thermoplastischen Polymere zersetzt sich jedoch auch PBT bei übermäßiger thermischer Beanspruchung, insbesondere bei Überhitzung oder beim Reinigen durch Abbrennen. Hierbei bilden sich gasförmige Zersetzungsprodukte. Oberhalb etwa 300°C beschleunigt sich die Zersetzung, wobei zunächst hauptsächlich Tetrahydrofuran (THF) und Wasser entstehen.

Gemäß EP 2 029 271 A1 entsteht THF schon während der Produktion des PBT durch intramolekulare Kondensation aus dem als Edukt einzusetzenden Monomer 1 ,4-Butandiol (BDO). Die Reaktion kann sowohl durch die eingesetzte Terephthalsäure (PTA), als auch durch den zumeist zur Herstellung des PBT eingesetzten Titan-basierten Katalysator katalysiert werden. Alternativ kann statt PTA auch Terephthalsäuredimethylester (DMT) eingesetzt werden.

Zusätzlich wird aber auch THF bei hohen Temperaturen in der Schmelze des PBT laufend nachgebildet. Dieser, auch als „back-biting“ beschriebene Prozess, findet an den BDO- Endgruppen des Polymers statt. Wie auch die THF-Bildung aus BDO-Monomer, ist dieses back-biting eine intramolekulare Kondensation, welche zu dem unerwünschten Nebenprodukt Tetrahydrofuran führt. Auch die THF-Nachbildung im back-biting wird durch Säure- Endgruppen der Terephthalsäure, als auch durch Reste vorhandenen Katalysators, vorzugsweise Titan-basierten Katalysators, katalysiert. Die Auswirkungen von Tetrahydrofuran auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt wurde unter REACH im Jahr 2013 im Rahmen der Stoffbewertung von Deutschland geprüft. Die IARC (Internationale Agentur für Krebsforschung) stufte Tetrahydrofuran im Jahr 2017 als möglicherweise krebserzeugend ein.

Abgesehen von apparativen Anstrengungen zur Vermeidung von THF während der Herstellung von PBT ist man im Zuge des zunehmenden Gesundheitsbewusstseins und steigender Verbraucheransprüche an die olfaktorische Wertigkeit von Kraftfahrzeugen bestrebt, mögliche Ausgasungen von im Kraftfahrzeug innen raum verbauten Materialien, insbesondere unter Einfluss von erhöhten Temperaturen infolge von Sonneneinstrahlung, zu reduzieren, wenn nicht sogar vollständig zu vermeiden. Zu diesem Zweck hat der Verband der Automobilhersteller (VDA) zur Quantifizierung der Ausgasungen aus in Kraftfahrzeuginnenräumen verbauten Bauteilen zwei auf unterschiedlichen gaschromatographischen Methoden beruhende Prüfvorschiften herausgegeben, VDA 277 und VDA 278.

Die VDA 277, welche auf einer statischen Headspace-Methode und Flammenionisationsdetektion (FID) basiert und den Gesamtgehalt TVOC an flüchtigen Kohlenstoffverbindungen angibt, wurde 1995 veröffentlicht. 2002 folgte die VDA 278, die auf einer dynamischen Headspace-Methode, der sogenannten Thermodesorption, beruht und sowohl die leichtflüchtigen organischen Verbindungen (VOC), als auch die kondensierbaren Anteile (Fog Wert) angibt. Die korrespondierenden Grenzwerte, welche stets für die zu untersuchenden Bauteile nach Spritzguss gelten, werden von den einzelnen Automobilherstellern (OEMs) festgelegt, orientieren sich aber üblicherweise an den Vorschlägen des VDA. lm Hinblick auf die Erfordernisse der VDA 277 wurden daher in der Vergangenheit zahlreiche Anläufe gestartet, die THF-Emissionen von PBT zu reduzieren:

EP 0 683 201 A1 Zugabe einer Sulfonsäurekomponente bei der Polymerisation, wobei allerdings die Sulfonsäurekomponenten selbst inzwischen als gesundheitsgefährdend bis krebserregend eingestuft werden;

EP 1 070 097 A1 (WO99/50345 A1) Zugabe von Polyacrylsäure zu Polyestern auf Basis von Milchsäure bei der Polymerisation zur Deaktivierung von bei der PBT Herstellung eingesetzten Sn - oder Sb-Katalysatoren;

EP 1 999 181 A2 ( W 02007/111890 A2) Zugabe einer Phosphor-haltigen Komponente zur Deaktivierung des bei der PBT Herstellung eingesetzten Titan-Katalysators. Die in EP 1 999 181 A2 angegebenen Werte der Emissionen sind prozentual, d.h. es sind keine Absolutwerte und darüber hinaus verbesserungswürdig;

EP 2 427 511 B1 Zugabe eines Styrol-Acryl-Polymers (z. B. Joncryl®ADR-4368) in einer Konzentrationen von 0,01 bis 2 %, was jedoch zu Kettenverlängerung und Erhöhung des Molekulargewichts des PBT führte;

EP 2 816 081 A1 Zugabe eines Chelatbildners aus der Gruppe Natriumhypophosphit, Nitrilotriessigsäure, Dinatriumsalz von EDTA, Diammoniumsalz von EDTA, EDTA, Diethylentriaminpentaessigsäure, Hydroxyethylendiamintriessigsäure, Ethylendiamin- dibernsteinsäure und insbesondere 1 ,3-Propylendiamintetraessigsäure; EP 3 181 639 A1 offenbart Spritzgussbauteile basierend auf Polybutylenterephthalat, das durch Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester synthetisiert wird;

US 2012 235090 A1 lehrt die Reduzierung flüchtiger Verbindungen aus Polyester basierten Spritzgussbauteilen indem nach der Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester das sich dabei bildende Polybutylenterephthalat in einem Compounder in Ausführungsform eines Doppelschneckenextruders verarbeitet wird;

Auch JP 2006 298993 A beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung von THF aus Polybutylenterephthalat basierten Spritzgussbauteilen; EP 3 004 242 A1 (WO2014/195176 A1) Zugabe von Natriumhypophosphit oder epoxyfunktionalisiertem Styrol-Acrylsäure Polymer zur Herstellung von PBT Formteilen mit kleiner oder gleich 100 pgC/g TVOC nach VDA277.

Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, PBT basierte Compounds zur Verarbeitung im Spritzguss für Kraftfahrzeuginnenausstattungen mit optimiertem TVOC-Wert und THF- Ausgasungsverhalten bereit zu stellen, wobei das am Spritzgussteil gemessene Ausgasungsverhalten einen TVOC < 50 pgC/g gemäß VDA 277 und einen VOC _THF < 5 pg/g gemäß VDA 278 im Sinne des Verbands der Automobilindustrie (VDA) bedeutet. Vorzugsweise soll diese Aufgabe ohne den Einsatz der im obigen Stand der Technik genannten Additive gelöst werden.

Überraschend wurde gefunden, dass allein durch das Anlegen von Vakuum <200 mbar im letzten Drittel der Compoundierstrecke eines Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff- Einmisch-Zone und vor Abspinnung des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone der messbare TVOC Wert am durch Spritzguss gefertigten PBT basierten Bauteil für Kraftfahrzeuginnenausstattungen nach VDA 277 überraschenderweise von größer 90 pgC/g auf unter 40 pgC/g und der messbare VOC _THF nach VDA 278 von 6 pg/g auf nur noch 4,5 pg/g gesenkt werden konnte, wobei sich alle Angaben auf den in der entsprechenden Prüfvorschrift definierten Zustand, wie er unten beschrieben ist, beziehen.

Allein das Anlegen eines Vakuums bzw. eines Drucks <200 mbar an einem Doppelschneckenextruder zur Gewinnung von PBT Compounds, vorzugsweise in Granulatform, reicht zudem aus, den THF Gehalt soweit zu reduzieren, dass selbst nach Verarbeitung des PBT Compounds im Spritzguss so wenig THF nachgebildet wird, dass daraus Kraftfahrzeuginnenausstattungen hergestellt werden können, die die Erfordernisse der VDA 277 als auch VDA 278 von Anfang an erfüllen.

Die vorliegende Erfindung zeigt, dass im Gegensatz zum Stand der Technik keine Additivierung von PBT erforderlich ist, um die Erfordernisse der VDA 277 und VDA 278 hinsichtlich THF für PBT basierte Kraftfahrzeuginnenausstattungen zu erfüllen.

Die Erfindung betrifft deshalb Spritzgussbauteile, vorzugsweise Spritzgussbauteile in Form von Kraftfahrzeuginnenausstattungen, basierend auf Polybutylenterephthalat, das durch Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester synthetisiert, - in einem Compounder in Form eines Doppelschneckenextruders mit Vakuum- Entgasungs-Zone bei einem Druck <200 mbar mit einem Durchsatz im Bereich von 1 bis 10 t/h, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 t/h, compoundiert,

- und anschließend im Spritzguss verarbeitet wird, vorzugsweise indem es der Spritzgießapparatur in Form von Granulat zugeführt wird, mit der Maßgabe, dass das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff-Einmisch-Zone und vor Abspinnung des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone angelegt wird und der Doppelschneckenextruder die Verfahrens-Zonen Zuführ-Einrichtung, Einzugs-Zone, Aufschmelz-Zone, Atmosphären- Entgasungs-Zone, wenigstens eine Füllstoff-Zuführ-Zone, Füllstoff-Einmisch-Zone, Rückstau- Zone, Vakuum-Entgasungs-Zone, Druckaufbau-Zone und Austrags-Zone umfasst und das letzte Drittel der Compoundierstrecke sich auf die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders bezieht.

Die Erfindung betrifft Spritzgussbauteile, vorzugsweise Spritzgussbauteile in Form von Kraftfahrzeuginnenausstattungen, insbesondere mit einem nach VDA 277 zu bestimmenden TVOC < 50pgC/g und einem nach VDA 278 zu bestimmenden VOC _THF < 5pg/g, basierend auf

- Polybutylenterephthalat das durch Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester synthetisiert,

- in einem Compounder in Form eines Doppelschneckenextruders mit Vakuum- Entgasungs-Zone bei einem Druck <200 mbar mit einem Durchsatz im Bereich von 1 bis 10 t/h, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 t/h compoundiert,

- und anschließend im Spritzguss verarbeitet wird, vorzugsweise indem es der Spritzgießapparatur in Form von Granulat zugeführt wird, mit der Maßgabe, dass das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff-Einmisch-Zone und vor Abspinnung des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone angelegt wird und der Doppelschneckenextruder die Verfahrens-Zonen Zuführ-Einrichtung, Einzugs-Zone, Aufschmelz-Zone, Atmosphären- Entgasungs-Zone, wenigstens eine Füllstoff-Zuführ-Zone, Füllstoff-Einmisch-Zone, Rückstau- Zone, Vakuum-Entgasungs-Zone, Druckaufbau-Zone und Austrags-Zone umfasst und das letzte Drittel der Compoundierstrecke sich auf die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders bezieht.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung wenigstens eines Compounders in Form eines Doppelschneckenextruders mit Vakuum-Entgasungs-Zone bei einem Druck <200 mbar mit einem Durchsatz im Bereich von 1 bis 10 t/h, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 t/h, zur Herstellung PBT basierter Compounds für die Verarbeitung zu Spritzgussbauteilen, vorzugsweise zu Spritzgussbauteilen in Form von Kraftfahrzeuginnenausstattungen, mit einem nach VDA 277 zu bestimmenden TVOC < 50pgC/g und einem nach VDA 278 zu bestimmenden VOC _TH F < 5 pg/g, und mit der Maßgabe, dass das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff-Einmisch-Zone und vor dem Abspinnen des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone angelegt wird und das PBT durch Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester synthetisiert wird und der Doppelschneckenextruder die Verfahrens-Zonen Zuführ- Einrichtung, Einzugs-Zone, Aufschmelz-Zone, Atmosphären-Entgasungs-Zone, wenigstens eine Füllstoff-Zuführ-Zone, Füllstoff-Einmisch-Zone, Rückstau-Zone, Vakuum-Entgasungs- Zone, Druckaufbau-Zone und Austrags-Zone umfasst und das letzte Drittel der Compoundierstrecke sich auf die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders bezieht.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Reduktion des THF-Gehalts in PBT basierten Spritzgussbauteilen, vorzugsweise Spritzgussbauteilen in Form von Kraftfahrzeuginnenausstattungen, indem nach der Umsetzung von Butandiol mit Terephthalsäure oder Terephthalsäuredimethylester das sich dabei bildende PBT in einem Compounder in Form eines Doppelschneckenextruders mit Vakuum-Entgasungs-Zone bei einem Druck <200 mbar mit einem Durchsatz im Bereich von 1 bis 10 t/h, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 t/h, zu Compounds und anschließend, vorzugsweise in Form von Granulat, einer Spritzgießapparatur zugeführt wird, und mit der Maßgabe, dass das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff- Einmisch-Zone und vor dem Abspinnen des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone angelegt wird und der Doppelschneckenextruder die Verfahrens-Zonen Zuführ-Einrichtung, Einzugs- Zone, Aufschmelz-Zone, Atmosphären-Entgasungs-Zone, wenigstens eine Füllstoff-Zuführ- Zone, Füllstoff-Einmisch-Zone, Rückstau-Zone, Vakuum-Entgasungs-Zone, Druckaufbau- Zone und Austrags-Zone umfasst und das letzte Drittel der Compoundierstrecke sich auf die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders bezieht.

Zur Klarstellung sei angemerkt, dass vom Rahmen der vorliegenden Erfindung alle nach folgend aufgeführten allgemeinen oder in Vorzugsbereichen genannten Definitionen und Parameter in beliebigen Kombinationen umfasst sind. Alle Angaben zu Drücken sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als absolute Drücke zu verstehen. Die im Rahmen dieser Anmeldung genannten Normen beziehen sich auf die zum Anmeldetag dieser Erfindung geltende Fassung, sofern nicht anders angegeben. Die Begriffe Compounder und Extruder werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet.

Hinsichtlich VDA 277 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Fassung von 1995 Bezug genommen, hinsichtlich VDA 278 wird auf die Fassung vom Oktober 201 1 Bezug genommen.

Die Prüfung des TVOC, TVOC _THF und des VOC _THF im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgte gemäß der Vorgaben der jeweiligen Norm:

Die VDA 277 schreibt vor, dass die Probenentnahme unmittelbar nach Wareneingang oder in einem Zustand, der diesem entspricht, zu erfolgen hat. Transport und Lagerung der spritzfrischen Teile haben dabei luftdicht in alubeschichteten PE-Beuteln (PE = Polyethylen) zu erfolgen, und es findet in der Regel keine Konditionierung statt.

Die VDA 278 regelt, dass im Regelfall das zu untersuchende Material nach seiner Herstellung innerhalb von 8 Stunden luftdicht in alubeschichteten PE-Beuteln verpackt werden soll und die Probe dem Labor unverzüglich zuzustellen ist. Vor der Messung sollen die Proben 7 Tage im Normklima (23 °C, 50 % rel. Feuchte) konditioniert werden.

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung bestimmte TVOCTHF wurde nach dem gleichen Verfahren wie TVOC gemäß VDA277 bestimmt, wobei sich die Auswertung auf die Einzelsubstanz THF bezog. TVOCTHF macht daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Aussage über das THF-Emissionsverhalten einer Probe.

VOCTHF wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nach dem gleichen Verfahren wie VOC gemäß VDA278 bestimmt, wobei sich die Auswertung auf die Einzelsubstanz THF bezieht. VOCTHF macht daher eine Aussage über das THF-Emissionsverhalten einer Probe.

Compoundierung (aus dem Englischen: to compound =„zusammensetzen“) ist ein Begriff aus der Kunststofftechnik, der die Aufbereitung von Kunststoffen durch Beimischung von Zuschlagstoffen, vorzugsweise von Füllstoffen, Additiven usw., zur Erzielung erwünschter Eigenschaftsprofile beschreibt. Die Compoundierung erfolgt im Rahmen dieser Erfindung in einem Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone, vorzugsweise in einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone. Die Compoundierung umfasst die Verfahrensoperationen Fördern, Aufschmelzen, Dispergieren, Mischen, Entgasen und Druckaufbau, Abspinnen des Schmelzestranges und anschließendes Granulieren. Das Produkt einer Compoundierung ist ein Compound und wird vorzugsweise als Granulat in Verkehr gebracht.

Die Compoundierung hat den Zweck aus dem Kunststoffrohstoff, im Falle der vorliegenden Erfindung dem aus der Reaktion von Butandiol mit Terephthalsäure anfallenden PBT, eine Kunststoff-Formmasse mit den bestmöglichen Eigenschaften für die Verarbeitung und spätere Anwendung, hier in Form einer Kraftfahrzeuginnenausstattung nach VDA 277 und VDA 278, herzustellen. Die Aufgaben der Compoundierung sind Änderung der Teilchengröße, Einarbeitung von Additiven und die Entfernung von Bestandteilen. Da viele Kunststoffe bei ihrer Fierstellung als Pulver oder grobstückige Harze anfallen und somit für Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Spritzgussmaschinen, unbrauchbar sind, ist die Weiterverarbeitung dieser Rohmassen besonders wichtig. Die fertige Mischung aus Polymer, hier PBT, und Zusatzstoffen nennt man Formmasse. Die einzelnen Komponenten der Formmassen können vor ihrer Verarbeitung in verschiedenen Aggregatszuständen wie pulverförmig, körnig oder flüssig/ fließfähig vorliegen. Ziel des Einsatzes eines Compounders ist es, die Komponenten möglichst homogen zur Formmasse zu vermischen.

Beim Compoundieren können zudem auch Bestandteile entfernt werden. Vorzugsweise werden zwei Bestandteile entfernt, Feuchtanteile (Entfeuchten) oder niedermolekulare Bestandteile (Entgasen). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das bei der Synthese des PBT als Nebenprodukt anfallende THF durch Anlegen von Vakuum der Formmasse entzogen.

Zwei wesentliche Schritte beim Compoundieren sind das Mischen und Granulieren. Beim Mischen unterscheidet man distributives Mischen, d.h. das gleichmäßige Verteilen aller Partikel in der Formmasse und das dispersive Mischen, d.h. die Verteilung und Zerkleinerung der einzumischenden Komponenten. Der Mischprozess selber kann entweder in der viskosen Phase oder in der Feststoffphase durchgeführt werden. Beim Mischen in der Feststoffphase ist der distributive Effekt bevorzugt, da die Zusatzstoffe schon in zerkleinerter Form vorliegen. Da das Mischen in der Feststoffphase selten ausreicht um eine gute Mischqualität zu erzielen, wird häufig vom Vormischen gesprochen. Die Vormischung wird anschließend im Schmelzezustand gemischt. Das viskose Mischen setzt sich im Allgemeinen aus fünf Arbeitsgängen zusammen, dem Aufschmelzen des Polymers und der Zusatzstoffe (Letztere sofern möglich), dem Zerteilen der Feststoffagglomerate (Agglomerate sind Zusammenballungen), dem Benetzen der Additive mit Polymerschmelze, dem gleichmäßigen Verteilen der Komponenten und dem Abtrennen unerwünschter Bestandteile, vorzugsweise Luft, Feuchte, Lösemittel und im Falle des erfindungsgemäß zu betrachtenden PBT das TFIF. Die für das viskose Mischen benötigte Wärme wird im Wesentlichen durch die Scherung und Reibung der Komponenten verursacht. Beim erfindungsgemäß zu betrachtenden PBT wird vorzugsweise das viskose Mischen angewandt.

Da die meisten Verarbeiter den Kunststoff, im vorliegenden Fall das auf PBT basierende Compound, als Granulat benötigen, spielt das Granulieren eine immer wichtigere Rolle. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Fleiß- und Kaltabschlag. Je nach Verarbeitung resultieren daraus verschiedene Kornformen. Im Falle des Fleißabschlags erhält man den Kunststoff vorzugsweise in Perlen oder Linsenkornform. Im Falle des Kaltabschlags erhält man den Kunststoff nach dem Compoundieren vorzugsweise in Zylinder oder Würfelformen.

Beim Fleißabschlag wird der Extrusionsstrang direkt nach einer Düse des Compounders durch ein mit Kühlmittel überströmtes, rotierendes Messer abgehackt. Das Kühlmittel verhindert dabei die Zusammenklebung der einzelnen Granulatkörner und kühlt das Material ab. Meistens wird zur Kühlung Wasser verwendet, es kann aber auch Luft verwendet werden. Die Auswahl des richtigen Kühlmittels ist daher werkstoffabhängig. Der Nachteil einer Wasserkühlung ist, dass das Granulat anschließend getrocknet werden muss. Beim Kaltabschlag werden die Stränge zuerst durch ein Wasserbad gezogen und anschließend im festen Zustand durch eine rotierende Messerwalze (Granulator) in die gewünscht Länge geschnitten. Im Falle des erfindungsgemäß einzusetzenden PBT wird vorzugsweise der Kaltabschlag angewandt. Im Falle des erfindungsgemäß einzusetzenden PBT wird das aus dem Compounder anfallende Granulat mit warmer Luft bei erhöhter Temperatur getrocknet.

Gemäß https://de.wikipedia.org/wiki/Vakuum unterscheidet der Fachmann abgesehen vom Normaldruck 1013,25 mbar und dem idealen Vakuum von 0 mbar den Unterdrück >300 mbar, das Grobvakuum im Bereich von 1 bis 300 mbar, das Feinvakuum im Bereich von 1 bis 10 ³ mbar, das Hochvakuum im Bereich von 10 ³ bis 10 ⁷ mbar, das Ultrahochvakuum im Bereich von 10 ⁷ bis 10 ¹² mbar und das extrem hohe Vakuum <10 ¹² mbar.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Compounder

Erfindungsgemäß bevorzugt wird zum Compoundieren des PBT für Kraftfahrzeuginnenausstattungen ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder mit Vakuum- Entgasungs-Zone als Compoundierextruder eingesetzt. Die Aufgabe eines Compounders in Form eines Doppelschneckenextruders mit Vakuum-Entgasungs-Zone besteht darin, die ihm zugeführte Kunststoffmasse einzuziehen, zu verdichten, diese gleichzeitig unter Energiezufuhr zu plastifizieren und zu homogenisieren sowie unter Druck einem profilgebenden Werkzeug zuzuführen. Erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone und mit gleichläufigem Schneckenpaar eignen sich zum Compoundieren von PBT, vorzugsweise zum Einarbeiten wenigstens eines Füllstoffs ins PBT.

Erfindungsgemäß einzusetzende Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone sind dem Fachmann beispielsweise aus DE 203 20 505 U1 bekannt und werden vorzugsweise von Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co.KG, Stuttgart, angeboten. Ein erfindungsgemäß einzusetzender Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone wird in mehrere Verfahrens-Zonen eingeteilt. Diese Zonen sind miteinander gekoppelt und können nicht unabhängig voneinander betrachtet werden. DE 203 20 505 U1 , deren Inhalt von der vorliegenden Erfindung vollumfänglich umfasst wird, unterteilt die Verfahrens-Zonen eines erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzenden Doppelschneckenextruders, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Compoundierstrecke bezeichnet, in die Zuführ- Einrichtung (14), Einzugs-Zone (15), Aufschmelz-Zone (16), Atmosphären-Entgasungs-Zone (17), wenigstens eine Füllstoff-Zuführ-Zone (18), Füllstoff-Einmisch-Zone (19), Rückstau- Zone (20), Vakuum-Entgasungs-Zone (21 ), Druckaufbau-Zone (22) und Austrags-Zone (23). Erfindungsgemäß wird das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke nach der (letzten) Füllstoff-Einmisch-Zone und vor Abspinnung des Schmelzestrangs in der Austrags- Zone angelegt.

Erfindungsgemäß wird der Doppelschneckenextruders mit Vakuum-Entgasungs-Zone mit einem Durchsatz im Bereich von 1 bis 10 t/h (Tonnen pro Stunde), bevorzugt mit einem Durchsatz im Bereich von 3 bis 8 t/h, betrieben.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird ein Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs- Zone und mit einem Schneckendurchmesser im Bereich von 30 mm bis 120 mm, bevorzugt im Bereich von 60 bis 100 mm, eingesetzt.

Erfindungsgemäß wird ein Druck <200 mbar an der Vakuum-Entgasungs-Zone des Doppelschneckenextruders angelegt, bevorzugt ein Druck <150 mbar, besonders bevorzugt ein Druck im Bereich von 0,1 bis 130 mbar. Druckangaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Unterdrücke bzw. Vakuum und beziehen sich auf den jeweils herrschenden Atmosphärendruck (relativer Druck). Gemäß DIN 28400-1 wird Vakuum definiert als„der Zustand eines Gases, wenn in einem Behälter der Druck des Gases und damit die Teilchenzahldichte niedriger ist als außerhalb, oder wenn der Druck des Gases niedriger ist als 300 mbar, d. h. kleiner als der niedrigste auf der Erdoberfläche vorkommende Atmosphärendruck“. Vorzugsweise werden zur Erzielung erfindungsgemäßer Vakua Vakuumpumpen aus der Reihe Drehschieberpumpen, Flüssigkeitsringpumpen, Scrollpumpen, Wälzkolbenpumpen und Schraubenpumpen eingesetzt. Siehe: https://www.pfeiffer-vacuum.com/de/know-how/einfuehrung-in-d ie- vakuumtechnik/allgemeines/vakuum-definition/

Die Vakuum-Entgasungs-Zone befindet sich erfindungsgemäß im letzten Drittel der Compoundierstrecke, wobei sich das letzte Drittel auf die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders bezieht. Die Gesamtlänge des Doppelschneckenextruders ist definiert als der Abstand zwischen dem Beginn der Einzugs-Zone und dem Ende der Austragszone. Das letzte Drittel schließt die Austragszone ausdrücklich mit ein.

Das Ergebnis des Compoundierens von PBT im Doppelschneckenextruder mit Vakuum- Entgasungs-Zone im letzten Drittel der Compoundierstrecke nach der Füllstoff-Einmisch- Zone und vor dem Abspinnen des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone bei einem Druck <200 mbar ist ein TFIF reduziertes Compound in Granulatform mit sehr niedrigem THF- Gehalt. Dieser TFIF Gehalt ist so niedrig, dass selbst nach Verarbeitung des Granulats im Spritzguss, wobei Zersetzungsprozesse zu einer TFIF Nachbildung führen, noch Erzeugnisse, insbesondere Kraftfahrzeuginnenausstattungen, spritzgegossen werden können, die einen nach VDA 277 zu bestimmenden TVOC < 50pgC/g und einen nach VDA 278 zu bestimmenden VOC _TH F < 5 pg/g aufweisen.

Polybutylenterephthalat

Erfindungsgemäß einzusetzendes PBT [CAS No. 24968-12-5] ist beispielsweise unter der Marke Pocan® bei der LANXESS Deutschland GmbH, Köln, erhältlich.

Vorzugsweise liegt die in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o- Dichlorbenzolgemisch im Gewichtsverhältnis 1 :1 bei 25°C gemäß DIN EN ISO 1628-5 zu bestimmende Viskositätszahl des erfindungsgemäß einzusetzenden PBT in einem Bereich von 50 bis 220 cm ³ /g, besonders bevorzugt im Bereich von 80 bis 160 cm ³ /g; Siehe:

Broschüre der Schott Instruments GmbH, O. Hofbeck, 2007-07.

Insbesondere bevorzugt ist PBT, dessen durch Titrationsverfahren, insbesondere Potentiometrie, zu bestimmender Carboxylendgruppengehalt bis zu 100 mval/kg, bevorzugt bis zu 50 mval/kg und insbesondere bis zu 40 mval/kg Polyester beträgt. Derartige Polyester können beispielsweise nach dem Verfahren der DE-A 44 01 055 hergestellt werden. Der Gehalt an Carboxylendgruppen (CEG) im erfindungsgemäß einzusetzenden PBT wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch potentiometrische Titration der bei Umsetzen einer in Nitrobenzol gelösten Probe des PBT mit einem definierten Überschuss an Kaliumacetat freigesetzten Essigsäure bestimmt.

Polyalkylenterephthalate werden vorzugsweise mit Ti- Katalysatoren hergestellt. Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäß einzusetzendes PBT nach der Polymerisation einen mittels Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA) nach DIN 51418 zu bestimmenden Ti- Gehalt von < 250 ppm, besonders bevorzugt < 200 ppm, insbesondere bevorzugt < 150 ppm auf. Derartige Polyester werden vorzugsweise nach dem Verfahren in DE 101 55 419 B4 hergestellt, deren Inhalt hiermit vollumfänglich umfasst wird.

Füllstoffe

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in das PBT wenigstens ein Füllstoff über wenigstens eine Füllstoff-Zuführ-Zone in der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders eincompoundiert. Erfindungsgemäße Compounds enthalten in diesem Fall vorzugsweise 0,001 bis 70 Massenanteile, besonders bevorzugt 5 bis 50 Massenanteile, ganz besonders bevorzugt 9 bis 48 Massenanteile wenigstens eines Füllstoffes, jeweils bezogen auf 100 Massenanteile PBT.

In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Compounds sowie daraus herzustellende Spritzgussbauteile ohne Füllstoff.

Vorzugsweise werden folgende Füllstoffe bei einer Compoundierung eingesetzt: Antioxidantien, Gleitmittel, Schlagzähmodifikatoren, Antistatika, Fasern, Talk, Bariumsulfat, Kreide, Thermostabilisatoren, Eisenpulver, Lichtschutzmittel, Trennmittel, Entformungshilfen, Nukleierungsmittel, UV-Absorber, Flammschutzmittel, Polytetrafluorethylen, Glasfasern, Ruß, Glaskugeln, Silikon.

Erfindungsgemäß für PBT bevorzugt einzusetzende Füllstoffe werden ausgewählt aus der Gruppe Talk, Glimmer, Silikat, Quarz, Titandioxid, Wollastonit, Kaolin, Kyanit, amorphe Kieselsäuren, Magnesiumcarbonat, Kreide, Feldspat, Bariumsulfat, Glaskugeln und faser förmige Füllstoffe, insbesondere Glasfasern oder Kohlenstofffasern. Insbesondere bevorzugt werden Glasfasern eingesetzt. Gemäß „http://de.wikipedia.org/wiki/Faser-Kunststoff-Verbund“ unterscheidet man geschnittene Fasern, auch als Kurzfasern bezeichnet, mit einer Länge im Bereich von 0,1 bis 1 mm, Langfasern mit einer Länge im Bereich von 1 bis 50mm und Endlosfasern mit einer Länge L > 50mm. Kurzfasern werden in der Spritzgusstechnik eingesetzt und können direkt mit einem Extruder verarbeitet werden. Langfasern können ebenfalls noch in Extrudern verarbeitet werden. Sie finden im großen Umfang Einsatz beim Faserspritzen. Langfasern werden häufig Duroplasten als Füllstoff zugemischt. Endlosfasern werden als Rovings oder Gewebe in faserverstärkten Kunststoffen eingesetzt. Erzeugnisse mit Endlosfasern erzielen die höchsten Steifigkeits- und Festigkeitswerte. Des Weiteren werden gemahlene Glasfasern angeboten, deren Länge nach der Vermahlung typischerweise im Bereich von 70 bis 200pm liegt.

Erfindungsgemäß bevorzugt werden als Füllstoff geschnittene Langglasfasern mit einer Ausgangslänge im Bereich von 1 bis 50 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 10mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 7 mm eingesetzt. Die Ausgangslänge bezeichnet die durchschnittliche Länge der Glasfasern wie sie vor einer Compoundierung der erfindungsgemäßen Compounds zu einer erfindungsgemäßen Formmasse vorliegen. Die als Füllstoff einzusetzenden Fasern, vorzugsweise Glasfasern, können bedingt durch die Compoundierung im Erzeugnis in Form einer Kraftfahrzeuginnenausstattung einen kleineren d90- bzw. d50-Wert aufweisen, als die ursprünglich eingesetzten Fasern bzw. Glasfasern. So liegt der arithmetische Mittelwert der Faserlänge bzw. Glasfaserlänge nach der Verarbeitung häufig nur noch im Bereich von 150 gm und 300 gm, was mittels Laserdiffraktometrie gemäß ISO 13320 zu ermitteln ist.

Die Ermittlung der Faserlänge und Faserlängenverteilung bzw. Glasfaserlänge und Glasfaserlängenverteilung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Falle verarbeiteter Fasern bzw. Glasfasern gemäß ISO 22314, welche zunächst eine Veraschung der Proben bei 625°C vorsieht. Anschließend wird die Asche auf einen mit demineralisiertem Wasser bedeckten Objektträger in einer geeigneten Kristallisierschale gegeben und die Asche ohne Wirkung von mechanischen Kräften im Ultraschallbad verteilt. Der nächste Schritt sieht die Trocknung im Ofen bei 130°C vor und anschließend erfolgt mit Hilfe von lichtmikroskopischen Aufnahmen die Ermittlung der Glasfaserlänge. Dazu werden von drei Aufnahmen mindestens 100 Glasfasern ausgemessen, so dass insgesamt 300 Glasfasern zur Ermittlung der Länge herangezogen werden. Die Glasfaserlänge kann dabei entweder als arithmetischer Mittelwert /„ nach Gleichung mit /, = Länge der iten Faser und n = Anzahl der gemessenen Fasern berechnet und in geeigneter Weise als Flistogramm dargestellt oder bei einer angenommenen Normalverteilung der gemessenen Glasfaserlängen / mit Hilfe der Gauß-Funktion nach Gleichung bestimmt werden. Dabei sind l _c und s spezielle Kennwerte der Normalverteilung; l _c ist der mittlere Wert und s die Standardabweichung (siehe: M. Schoßig,

Schädigungsmechanismen in faserverstärkten Kunststoffen, 1 , 2011 , Vieweg und Teubner Verlag, Seite 35, ISBN 978-3-8348-1483-8). Nicht in eine Kunststoff matrix eingebundene Glasfasern werden hinsichtlich ihrer Längen gemäß obiger Methoden jedoch ohne die Aufbereitung durch Veraschung und Abtrennung von der Asche analysiert.

Die erfindungsgemäß bevorzugt als Füllstoff einzusetzenden Glasfasern [CAS Nr. 65997-17- 3)] haben bevorzugt einen Faserdurchmesser im Bereich von 7 bis 18 gm, besonders bevorzugt im Bereich von 9 bis 15 gm, der durch g-Röntgen-Computertomographie in Analogie zu J. KÄSTNER, et al. DGZfP-Jahrestagung 2007 - Vortrag 47 zu ermitteln ist. Die als Füllstoff vorzugsweise einzusetzenden Glasfasern werden bevorzugt als geschnittene oder gemahlene Glasfasern zugesetzt.

Die Füllstoffe, vorzugsweise Glasfasern, werden in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem geeigneten Schlichtesystem oder einem Flaftvermittler bzw. Flaftvermittlersystem ausgerüstet. Bevorzugt wird ein Schlichtesystem bzw. ein Flaftvermittler auf Silanbasis eingesetzt. Besonders bevorzugte Flaftvermittler auf Silanbasis für die Behandlung der als Füllstoff vorzugsweise einzusetzenden Glasfasern sind Silanverbindungen der allgemeine Formel (I)

(X-(CH ₂ ) _q ) _k -Si-(0-CrH _2r+1 ) _4-k (I) worin X für NH ₂ -, Carboxyl-, HO- oder ^{HsC CH CHs 0} steht, q für eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 4 steht, r für eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2 steht und k für eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1 steht. Insbesondere bevorzugte Haftvermittler sind Silanverbindungen aus der Gruppe

Aminopropyltrimethoxysilan, Aminobutyltrimethoxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminobutyltriethoxysilan sowie die entsprechenden Silane, welche als Substituent X eine Glycidyl- oder eine Carboxylgruppe enthalten, wobei Carboxylgruppen insbesondere ganz besonders bevorzugt sind. Für die Ausrüstung der als Füllstoff vorzugsweise einzusetzenden Glasfasern wird der Haftvermittler, bevorzugt die Silanverbindungen gemäß Formel (I), bevorzugt in Mengen von 0,05 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 0,25 bis 1 ,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0,5 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.-% des Füllstoffs, eingesetzt. Die als Füllstoff vorzugsweise einzusetzenden Glasfasern können bedingt durch die

Verarbeitung zum Compound bzw. zum Erzeugnis oder Bauteil im Compound bzw. im Erzeugnis kürzer sein, als die ursprünglich eingesetzten Glasfasern. So liegt der mittels hochauflösender Röntgencomputertomographie zu bestimmende arithmetische Mittelwert der Glasfaserlänge nach der Verarbeitung häufig nur noch im Bereich von 150 gm bis 300 gm. Gemäß„http://www.r-g.de/wiki/Glasfasern“ werden Glasfasern im Schmelzspinnverfahren (Düsenzieh-, Stabzieh- und Düsenblasverfahren) hergestellt. Beim Düsenziehverfahren fließt unter Ausnutzung der Schwerkraft die heiße Glasmasse durch hunderte Düsenbohrungen einer Platinspinnplatte. Die Elementarfäden können in unbegrenzter Länge mit einer Geschwindigkeit von 3 - 4 km/Minute gezogen werden. Der Fachmann unterscheidet verschiedene Glasfasersorten, wovon hier beispielsweise einige gelistet sind:

• E-Glas, das meistverwendete Material mit optimalem Preis-Leistungsverhältnis (E- Glas von R&G) • H-Glas, Hohlglasfasern für reduziertes Gewicht (R&G Glashohlfasergewebe 160 g/m ² und 216 g/m ² )

• R, S-Glas, für erhöhte mechanische Anforderungen (S2-Glas von R&G)

• D-Glas, Borsilicatglas für erhöhte elektrische Anforderungen

• C-Glas, mit erhöhter chemischer Widerstandsfähigkeit

Quarzglas, mit hoher Temperaturbeständigkeit

Weitere Beispiele finden sich unter „http://de.wikipedia.org/wiki/Glasfaser“. Für die Kunststoffverstärkung haben E-Glasfasern die größte Bedeutung erlangt. E steht für Elektro- Glas, da es ursprünglich vor allem in der Elektroindustrie eingesetzt wurde. Für die Produktion von E-Glas werden Glasschmelzen aus reinem Quarz mit Zusätzen aus Kalkstein, Kaolin und Borsäure hergestellt. Sie enthalten neben Siliziumdioxid unterschiedliche Mengen verschiedener Metalloxide. Die Zusammensetzung bestimmt die Eigenschaften der Produkte. Erfindungsgemäß bevorzugt wird wenigstens eine Sorte Glasfasern aus der Gruppe E-Glas, H-Glas, R,S-Glas, D-Glas, C-Glas und Quarzglas eingesetzt, besonders bevorzugt Glasfasern aus E-Glas.

Glasfasern aus E-Glas sind der am weitesten verbreitete Füllstoff. Die Festigkeitseigenschaften entsprechen denen von Metallen (z. B. Alu-Legierungen), wobei das spezifische Gewicht von E-Glasfasern enthaltenden Laminaten niedriger ist, als das der Metalle. E-Glasfasern sind unbrennbar, hitzefest bis ca. 400°C und beständig gegen die meisten Chemikalien und Witterungseinflüsse.

Besonders bevorzugt werden als Füllstoff ferner plättchenförmige mineralische Füllstoffe eingesetzt. Unter einem plättchenförmigen, mineralischen Füllstoff wird erfindungsgemäß wenigstens ein mineralischer Füllstoff mit stark ausgeprägtem plättchenförmigen Charakter aus der Gruppe Kaolin, Glimmer, Talkum, Chlorit und Verwachsungen wie Chlorittalk und Plastorit (Glimmer/Chlorit/Quarz) verstanden. Besonders bevorzugt ist Talkum.

Bevorzugt weist der plättchenförmige, mineralische Füllstoff ein mittels hochauflösender Röntgencomputertomographie zu bestimmendes Länge : Durchmesser - Verhältnis im Bereich von 2:1 bis 35:1 , besonders bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 19:1 , insbesondere bevorzugt im Bereich von 4:1 bis 12:1 auf. Die mittels hochauflösender Röntgencomputertomographie zu bestimmende mittlere Teilchengröße der plättchenförmigen, mineralischen Füllstoffe liegt bevorzugt bei kleiner 20 gm, besonders bevorzugt bei kleiner 15 gm, insbesondere bevorzugt bei kleiner 10 pm.

Bevorzugt wird als Füllstoff aber auch nicht-faserförmiges und nicht-geschäumtes gemahlenes Glas mit einer mittels Laserdiffraktometrie gemäß ISO 13320 zu bestimmenden Teilchengrößenverteilung mit einem d90 im Bereich von 5 bis 250 pm eingesetzt, bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 80 pm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 16 bis 25 pm. Bezüglich der d90-Werte, ihrer Bestimmung und ihrer Bedeutung sei auf Chemie Ingenieur Technik (72) S. 273-276, 3/2000, Wiley-VCH Verlags GmbH, Weinheim, 2000 verwiesen, wonach der d90-Wert diejenige Partikelgröße ist, unterhalb derer 90 % der Partikelmenge liegen.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist das nicht-faserförmige und nicht-geschäumte gemahlene Glas von partikelförmiger, nicht zylindrischer Gestalt und hat ein mittels Laserdiffraktometrie gemäß ISO 13320 zu bestimmendes Längen- zu Dickenverhältnis kleiner 5, bevorzugt kleiner als 3, besonders bevorzugt kleiner 2. Der Wert Null ist selbstverständlich ausgeschlossen.

Das als Füllstoff besonders bevorzugt einzusetzende nicht-geschäumte und nicht faserförmige gemahlene Glas ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass es nicht die für faserförmiges Glas typische Glasgeometrie mit zylindrischem oder ovalen Querschnitt mit einem mittels Laserdiffraktometrie gemäß ISO 13320 zu bestimmenden Längen- zu Durchmesserverhältnis (L/D-Verhältnis) größer 5 aufweist.

Das erfindungsgemäß als Füllstoff besonders bevorzugt einzusetzende nicht-geschäumte und nicht-faserförmige gemahlene Glas wird bevorzugt durch Mahlung von Glas mit einer Mühle, bevorzugt einer Kugelmühle und besonders bevorzugt mit anschließender Sichtung bzw. Siebung erhalten. Bevorzugte Ausgangsmaterialien für die Vermahlung des in einer Ausführungsform als Füllstoff einzusetzenden nicht-faserförmigem und nicht-geschäumten, gemahlenen Glas sind auch Glasabfälle, wie sie insbesondere bei der Fierstellung von Glaserzeugnissen als unerwünschtes Nebenprodukt und / oder als nicht spezifikationsgerechtes Hauptprodukt (sogenannte Offspec-Ware) anfallen. Hierzu gehört insbesondere Abfall-, Recycling- und Bruchglas wie es insbesondere bei der Herstellung von Fenster- oder Flaschenglas, sowie bei der Herstellung von glashaltigen Füllstoffen, insbesondere in Form von sogenannten Schmelzekuchen, anfallen kann. Das Glas kann gefärbt sein, wobei nicht-gefärbtes Glas als Ausgangsmaterial zum Einsatz als Füllstoff bevorzugt ist. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Langglasfasern basierend auf E-Glas (DIN 1259), vorzugsweise mit einer mittleren Länge d50 von 4,5mm, wie sie beispielsweise als CS 7967 bei der LANXESS Deutschland GmbH, Köln, erhältlich sind.

Sonstige Additive

Ferner können weitere Additive ins PBT eincompoundiert werden. Erfindungsgemäß neben dem wenigstens einen Füllstoff bevorzugt einzucompoundierende Additive sind Stabilisatoren, insbesondere UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Gammastrahlen stabilisatoren, ferner Antistatika, Elastomermodifikatoren, Fließhilfsmittel, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Emulgatoren, Nukleierungsmittel, Weichmacher, Gleitmittel, Farbstoffe, Pigmente und Additive zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Die genannten und weitere geeignete Additive sind zum Beispiel beschrieben in Gächter, Müller, Kunststoff- Additive, 3. Ausgabe, Hanser-Verlag, München, Wien, 1989 und im Plastics Additives Handbook, 5th Edition, Hanser-Verlag, München, 2001. Die Additive können alleine, oder in Mischung bzw. in Form von Masterbatchen eingesetzt werden.

Spritzgussbauteile

Erfindungsgemäße Spritzgussbauteile werden vorzugsweise als

Kraftfahrzeuginnenausstattung eingesetzt. Der Begriff Kraftfahrzeuginnenausstattung betrifft im Sinne der vorliegenden Erfindung alle Spritzgussbauteile, die nicht Bestandteil der Außenoberfläche eines Kraftfahrzeugs sind bzw. keinen Flächenanteil an der Außenoberfläche eines Kraftfahrzeugs haben.

Erfindungsgemäß zu fertigende Spritzgussteile für eine Kraftfahrzeuginnenausstattung sind neben den eingangs im Stand der Technik beschriebenen Komponenten vorzugsweise Blenden, Stecker, Elektrikbauteile oder Elektronikbauteile. Diese werden in steigender Anzahl im Innenraum heutiger Automobile verbaut, um die zunehmende Elektrifizierung vieler Komponenten, insbesondere Fahrzeugsitze oder Infotainment Module, zu ermöglichen. Ferner werden PBT basierte Komponenten im Automobil häufig für Funktionsteile mit mechanischer Beanspruchung eingesetzt.

Herstellverfahren für Spritzgussbauteile des Kraftfahrzeuginnenraums

Die Verarbeitung erfindungsgemäß einzusetzender PBT basierter Compounds erfolgt in vier Schritten: 1 ) Polymerisierung des PBT aus BDO und PTA oder BDO und DMT;

2) Compoundierung des PBT, vorzugsweise mit wenigstens einem Füllstoff, insbesondere Talkum oder Glasfasern, sowie gegebenenfalls wenigstens einem weiteren Additiv, insbesondere Thermostabilisator, Entformungsmittel oder Pigment, indem die Zusatzstoffe der Schmelze aus PBT in einem Doppelschneckenextruder mit Vakuum-Entgasungs-Zone bei einem Durchsatz im Bereich von 2 bis 10 t/h unter Vakuum bei einem Druck <200 mbar zugegeben, in diese eingearbeitet und in dieser durchmischt werden mit der Maßgabe, dass das Vakuum im letzten Drittel der Compoundierstrecke des Doppelschneckenextruders nach der Füllstoff-Einmisch- Zone und vor Abspinnung des Schmelzestrangs in der Austrags-Zone angelegt wird;

3) Austragen und Erstarren der Schmelze sowie Granulierung und Trocknung des Granulats, vorzugsweise mit warmer Luft, bei erhöhter Temperatur;

4) Fierstellung eines Spritzgussbauteils bzw. eines Spritzgussbauteils in Form einer Kraftfahrzeuginnenausstattung aus dem getrockneten Granulat durch Spritzguss.

Spritzguss

Erfindungsgemäße Verfahren zur Fierstellung von Kraftfahrzeuginnenausstattungen durch Spritzguss werden vorzugsweise bei Schmelzetemperaturen im Bereich von 160 bis 330°C, besonders bevorzugt im Bereich von 190 bis 300°C, durchgeführt. Vorzugsweise werden zusätzlich Drücke von maximal 2500 bar, besonders bevorzugt von maximal 2000 bar, ganz besonders bevorzugt von maximal 1500 bar und insbesondere bevorzugt von maximal 750 bar, beim Spritzguss angewandt. Die erfindungsgemäßen PBT basierten Compounds zeichnen sich dabei durch besondere Schmelzestabilität aus, wobei der Fachmann im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Schmelzestabilität versteht, dass auch nach Verweilzeiten > 5 min deutlich oberhalb des Schmelzpunktes der Formmasse von >260°C kein Aufbau der nach ISO 1 133 (1997) zu bestimmenden Schmelzviskosität beobachtet wird.

Das Verfahren des Spritzgusses zeichnet sich dadurch aus, dass der Rohstoff, bevorzugt in Granulatform, in einem beheizten zylindrischen Hohlraum aufgeschmolzen (plastifiziert) und als Spritzmasse unter Druck in einen temperierten Hohlraum eines profilgebenden Werkzeugs zugeführt wird. Als Rohstoff werden erfindungsgemäße Compounds eingesetzt, die durch Compoundieren zu einer Formmasse und diese wiederum vorzugsweise zu einem Granulat verarbeitet wurden. In einer Ausführungsform kann aber auf das Granulieren verzichtet werden und die Formmasse direkt unter Druck einem profilgebenden Werkzeug zugeführt werden. Nach dem Abkühlen (Erstarren) der in den temperierten Hohlraum eingespritzten Formmasse wird das Spritzgussteil entformt und gegebenenfalls von anhaftenden Angüssen befreit.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren das Polybutylenterephthalat dem Spritzguss in Form von Granulat zugeführt wird.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein gleichläufiger

Doppelschneckenextruder eingesetzt. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser im Bereich von 30 mm bis 120 mm eingesetzt wird. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Vakuum mit einem Druck im Bereich <200 mbar, besonders bevorzugt mit einem Druck im Bereich von 50 bis 150 mbar, ganz besonders bevorzugt mit einem Druck im Bereich von 0,1 bis 130 mbar, angelegt.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Polybutylenterephthalat mit einer in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzolgemisch im Gewichtsverhältnis 1 :1 bei 25°C gemäß DIN EN ISO 1628-5 zu bestimmenden Viskositätszahl in einem Bereich von 50 bis 220 cm ³ /g eingesetzt. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Polybutylenterephthalat eingesetzt, das mit Ti- Katalysatoren hergestellt wird. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren Polybutylenterephthalat eingesetzt, das nach der Polymerisation einen mittels Röntgen- Fluoreszenz-Analyse nach DIN 51418 zu bestimmenden Ti-Gehalt von < 250 ppm aufweist.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren Polybutylenterephthalat eingesetzt, worin wenigstens ein Füllstoff eincompoundiert wird, vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 70 Massenanteilen, bezogen auf 100 Massenanteile Polybutylenterephthalat. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren als Füllstoff Langglasfasern eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Spritzgussbauteile für Kraftfahrzeuginnenausstattungen hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Blenden, Stecker, Elektrikbauteile oder Elektronikbauteile.

Zur Klarstellung sei angemerkt, dass vom Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens alle unter den Spritzgussteilen aufgeführten allgemeinen oder in Vorzugsbereichen genannten Definitionen und Parameter in beliebigen Kombinationen ebenfalls umfasst sind. Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne dabei limitierend zu wirken. Beispiele

TVOC

Um den TVOC Wert von Proben im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu bestimmen, wurden je ca. 2 g einer zerkleinerten Probe gemäß der Vorschrift nach VDA 277 (Stücke mit ca. 20 mg) in ein 20 ml_ Probengläschen mit Schraubdeckel und Septum eingewogen. Diese wurden 5 h bei 120°C im Headspace-Ofen erwärmt. Anschließend wurde eine kleine Probe des Gasraums in den Gaschromatographen (Agilent 7890B GC) injiziert und analysiert. Als Detektor wurde ein Agilent 5977B MSD verwendet. Die Analyse wurde als Dreifachbestimmung durchgeführt und mittels einer Aceton-Kalibrierung ausgewertet. Das Ergebnis wurde in pgC/g bestimmt. Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zu überschreitende Grenzwert lag bei 50 pgC/g. Die Analyse orientierte sich an der VDA 277 Prüfvorschrift. voc

Der VOC Wert wurde bestimmt, indem 20 mg einer Probe gemäß der Vorschrift nach VDA 278 in ein Thermodesorptionsrohr für GERSTEL-TD 3.5+ mit Fritte der Firma Gerstel

(020801 -005-00) eingewogen wurden. Dieses wurde im Helium-Strom für 30 min auf 90°C erhitzt und die dabei desorbierten Substanzen in einer nachgeschalteten Kühlfalle bei -150°C ausgefroren. Nach Ablauf der Desorptionszeit wurde die Kühlfalle zügig auf 280°C erhitzt und die gesammelten Substanzen chromatographisch getrennt (Agilent 7890B GC). Die Detektion erfolgte über ein Agilent 5977B MSD. Die Auswertung auf THF erfolgte anhand einer Toluol- Kalibrierung. Das Ergebnis wurde in pg/g bestimmt. Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zu überschreitende Grenzwert lag bei 5 pg/g THF. Die Analyse orientierte sich an der VDA 278 Prüfvorschrift.

Edukte Polybutylenterephthalat (PBT): LANXESS Pocan® B1300

Glasfaser (GF): LANXESS CS7967D Beispiel 1 (erfindungsgemäß)

Der verwendete Compounder war ein gleichläufiger ZSK 92 MC18 Doppelschneckenextruder der Firma Coperion mit 92mm Schneckendurchmesser. Der Doppelschneckenextruder wurde mit einer Schmelzetemperatur von 270 +/-5°C und einem Durchsatz von 4 Tonnen pro Stunde betrieben. In der Vakuum-Entgasungs-Zone des Doppelschneckenextruders im letzten Drittel der Compoundierstrecke nach der letzten Mischzone und vor dem Abspinnen des Schmelzestrangs wurde ein Vakuum von 100 mbar angelegt. Das nach der Austrags- Zone des Doppelschneckenextruders als Strang austretende Compound wurde im Wasserbad gekühlt, auf einer Rampe im Luftstrom getrocknet und anschließend trocken granuliert.

Für das Beispiel wurde eine PBT Formmasse enthaltend 43,3 Massenanteile geschnittene Glasfasern pro 100 Massenanteile PBT verwendet. Das für diesen Compoundiervorgang eingesetzte PBT Pocan® B1300 wies einen nach VDA 277 bestimmten TVOC-Wert von 170 pgC/g auf.

Das als Granulat vorliegende compoundierte Material wurde anschließend 4 h bei 120°C im Trockenlufttrockner getrocknet und unter Standardbedingungen bei 260°C Massetemperatur und 80°C Werkzeugtemperatur im Spritzguss zu Vielzweckprüfkörper 1 A nach DIN EN ISO 527-2 verarbeitet.

Vergleichsbeispiel

Der verwendete Compounder war ein gleichläufiger ZSK 92 MC18 Doppelschneckenextruder der Firma Coperion mit 92mm Schneckendurchmesser. Der Doppelschneckenextruder wurde mit einer Schmelzetemperatur von 270 +/- 5°C und einem Durchsatz von 4 Tonnen pro Stunde betrieben. In der Vakuum-Entgasungs-Zone des Doppelschneckenextruders im letzten Drittel der Compoundierstrecke nach der letzten Mischzone und vor dem Abspinnen des Schmelzestrangs wurde ein Vakuum von 300 mbar angelegt. Das nach der Austrags- Zone des Doppelschneckenextruders als Strang austretende Compound wurde im Wasserbad gekühlt, auf einer Rampe im Luftstrom getrocknet und anschließend trocken granuliert.

Für das Vergleichsbeispiel wurde ebenfalls eine PBT Formmasse enthaltend 43,3 Massenanteile geschnittene Glasfasern pro 100 Massenanteile PBT verwendet. Das für diesen Compoundiervorgang eingesetzte PBT Pocan® B1300 wies einen nach VDA 277 bestimmten TVOC-Wert von 170 pgC/g auf. Das als Granulat vorliegende compoundierte Material des Vergleichsbeispiels wurde ebenfalls 4 h bei 120 °C im Trockenlufttrockner getrocknet und unter Standardbedingungen bei 260°C Massetemperatur und 80°C Werkzeugtemperatur im Spritzguss zu Vielzweckprüfkörper 1 A nach DIN EN ISO 527-2 verarbeitet.

Tab.2

VDA 277: VDA 278:

Massenanteile bezogen auf 100

Massenanteile PBT TVOC TVOCJHF VOCJHF

Veraleichsbeispiel: [pgc/g] [pgC/g] [pg/g]

43,3 Massenanteile GF

Granulat 60,3 54,7 4,9

Bauteil (Spritzguss) 95,2 82,5 6,0

Granulat 29,3 26,9 2,1

Bauteil (Spritzguss) 35,8 32,5 4,5

Mittels Spritzguss wurden sowohl beim erfindungsgemäßen Beispiel als auch beim Vergleichsbeispiel jeweils 5 Vielzweckprüfkörper 1A nach DIN EN ISO 527-2 hergestellt und daran gemäß VDA 277 und VDA 278 der THF Gehalt bestimmt [Bauteil(Spritzguss)]. Tab. 2 gibt die gemittelten Werte aus jeweils zwei Messungen (Doppelbestimmung) wieder. Im Falle der untersuchten Granulate wurden 2x 2 g (VDA277) bzw. 2x 20 mg (VDA278) abgewogen und daran gemäß VDA 277 und VDA 278 als Doppelbestimmung der TFIF Gehalt bestimmt. Tab. 2 zeigt die nach Vorschrift gemäß VDA 277 am getrockneten Granulat vor dem Spritzguss sowie am verspritzten Vielzweckprüfkörper 1 A nach DIN EN ISO 527-2 gemessenen TVOC und TVOC _THF Werte. Außerdem dargestellt sind die nach Vorschrift gemäß VDA 278 gemessenen TFIF-Werte am getrockneten Granulat vor dem Einsatz im Spritzguss sowie am verspritzten Vielzweckprüfkörper 1 A nach DIN EN ISO 527-2. Die in Tab.2 dargestellten Versuchsergebnisse zeigen, dass die mit 100 mbar Vakuum optimierten Compoundierbedingungen zu deutlich niedrigeren nach VDA277 und VDA278 ermittelten TFIF Emissionswerten nicht nur am compoundierten Granulat, sondern auch am daraus hergestellten Spritzgussteil führen.

Eine Verbesserung des Entgasungsvakuums in der Vakuum-Entgasungs-Zone des eingesetzten Doppelschneckenextruders von 300 mbar auf 100 mbar führte zu einer deutlichen Reduktion der Gesamt-(TVOC) und TFIF-Emission (TVOC _TH F, VOC _TH F) bei der Messung am Spritzgussteil.

Dieses Ergebnis ist für den Fachmann überaus überraschend und in der Größe es Effektes völlig unerwartet, da die geringe Polymerschmelzeoberfläche sowie die kurze Verweilzeit in der Vakuum-Entgasungs-Zone des Doppelschneckenextruders bei einem sehr hohen Durchsatz von 4 t/h und einem Schneckendurchmesser von 92 mm allenfalls einen sehr kleinen Effekt erwarten ließen. Ebenfalls für den Fachmann völlig überraschend ist zudem, dass die Erhöhung des TVOC-Wertes im Spritzgussprozess gegenüber dem Granulat nach Compoundierung beim erfindungsgemäßen Beispiel (von 29,3 pgC/g auf 35,8 pgC/g) mit 22% deutlich niedriger ausfällt, als beim Vergleichsbeispiel (von 60,3 pgC/g auf 95,2 pgC/g) mit 58%.