CZ283850B6 - Polypropylenová tvarovací hmota pro výrobu tvarových dílů s dekorativním povrchovým efektem - Google Patents

Abstract

Polypropylenová tvarovací hmota, obsahuje 0,3 až 3 % hmotnostní uhlíkových vláken o délce 0,5 až 18 mm, která se dá zpracovat na tvarové díly s dekorativním povrchem. Tyto tvarové díly nacházejí obzvláště použití ve vnitřních prostorách motorových vozidel, jsou však vhodné i pro jiné účely použití.ŕ

Description

Polypropylenová tvarovací hmota pro výrobu tvarových dílů s dekorativním povrchovým efektem

Oblast techniky

Vynález se týká tvarovací hmoty pro výrobu tvarových dílů, jejichž povrch vykazuje zvláštní, dekorativní povrch s obzvláštním použitím ve vnitřních prostorách motorových vozidel.

Dosavadní stav techniky

Potahy vnitřních částí motorových vozidel, jako jsou potahy sloupků a podobně, se v současnosti většinou zhotovují vstřikovacím litím z termoplastů. Výhodným materiálem je v nejnovější době vyztužený, ve hmotě barvený polypropylen. Z optických hledisek jsou díly opatřeny povrchovou strukturou. Tyto struktury se vytvářejí odpovídající gravurou v nástrojích pro vstřikovací lití. Výsledkem jsou tvarové díly se strukturovanými, barevně ale homogenními, vlastnostmi.

Aby se splnily vyšší nároky s ohledem na optiku a komfort, mohou se potahové díly lakovat nebo kašírovat fóliemi nebo textilními materiály. Kašírování se provádí vždy za pomoci lepidel. Vždy podle typu nosného materiálu je pro dosažení dobré pevnosti přilnutí potřebné ještě předběžné zpracování tvarových dílů ožehnutím plamenem, nebo podobně. Tyto jednotlivé pracovní kroky představují relativně vysoké finanční náklady. Další nevýhodou stím spojenou je nežádoucí takzvané zamlžování (fogging).

Pod pojmem zamlžování (fogging) se rozumí kondenzace těkavých (odpařených) součástí z vnitřního vybavení motorových vozidel na skleněných tabulích, obzvláště na čelním skle. Intenzita zamlžování je přirozeně závislá na mnoho faktorech a na panujících teplotních podmínkách. Vzhledem ktomu, že lepidla obsahují často relativně vysoké podíly těkavých substancí, představují části, kašírované pomocí lepidel, prakticky vždy značný potenciál pro vznik zamlžení. Další nevýhoda se může vyskytovat se zřetelem na volnost tvaru. Vzhledem k zčásti pouze omezené tvarovatelnosti textilií, popřípadě fólií, během procesu kašírování, je třeba brát ohled na případná omezení s ohledem na geometrické provedení nosných částí.

Úkolem předloženého vynálezu je nalezení materiálu, který by při vstřikovacím lití vedl ke tvarovým dílům, které by měly vzhled podobný textiliím.

Je v zásadě možné zbarvený polypropylen, modifikovaný popřípadě zpevňovacími látkami, jako jsou například skelná vlákna nebo mastek a/nebo elastomery, opatřit jinak barevnými vlákny. Bylo zjištěno, že se mohou tepelně a mechanicky dobře odolná vlákna například z termoplastického polyesteru, polyamidu nebo polyakrylonitrilu přimísit v množství asi 0,5 až 3 % hmotnostních k polypropylenu a mohou se s polymerem v extruderu homogenně promísit. Z této směsi vyrobené a zjizveným povrchem opatřené testovací desky mají vzhled podobný textilnímu. Pokusy o výrobu velkoplošných tvarových dílů, u nichž dochází ke geometricky způsobené dlouhé dráze lití, probíhaly však neuspokojivě. Důvodem byla nedostatečná tepelná a mechanická síla odporu polyesterových, polyamidových nebo polyakrylonitrilových vláken. Teploty zpracování 230 až 270 °C, potřebné při vstřikovacím lití polypropylenu a střihové síly v materiálu, vyskytující se ve šnekových strojích pro vstřikovací lití během homogenizace a při proudění horkými kanály a slabými štěrbinami, vedou k silnému tepelnému poškození vláken. Dále docházelo kvůli těmto střihovým silám ve spojení vysokými teplotami částečně dokonce k rozrušení geometrie vláken.

Organická vlákna, jako je například vlna nebo bavlna, se ukázala z hlediska střihových sil jako odolnější. Při obvyklých teplotách zpracování docházelo však již po krátké době prodlení

- 1 CZ 283850 B6 v přístroji pro vstřikovací lití v důsledku tepelného namáhání ke zbarvení, které vedlo při přerušení výroby až ke hnědému zbarvení a částečnému rozkladu.

Nyní bylo zjištěno, že se výše uvedený úkol dá vyřešit použitím uhlíkových vláken.

Použití uhlíkových vláken pro zpevňování polymerů je o sobě známé. Obvykle se k polymerům přidávají nařezaná uhlíková vlákna v množství 10 až 20% hmotnostních, aby se dosáhlo markantního zvýšení mechanických vlastností (pevnost v ohybu a podobně).

Podstata vynálezu

Předmětem prodlouženého vynálezu je polypropylenová tvarovací hmota pro výrobu tvarových dílů s dekorativním efektem, obsahující polymer propylenu a 0,3 až 3 % hmotnostní, vztaženo na tvarovací hmotu, uhlíkových vláken o délce 0,15 až 18 mm.

Základní materiál pro tvarovací hmotu podle předloženého vynálezu sestává z

a) 95 až 50 % hmotnostních, výhodně 90 až 70 % hmotnostních, isotaktického propylenu nebo směsného polymeru propylenu s až 15 % hmotnostními ethylenu,

b) 5 až 50% hmotnostních, výhodně 10 až 30% hmotnostních kaučukovitého, s polypropylenem snášenlivého směsného polymeru a

c) 10 až 50 % hmotnostních, výhodně 10 až 40 % hmotnostních, zpevňujícího plnidla.

Výhodně se použije homopolymer nebo kopolymer propylenu s tavným indexem MFI230/5 podle DrN 53 735 1 až 95 g/10 min.

Jako kaučukovité směsné polymery jsou vhodné především amorfní směsné polymery ze 30 až 70 % hmotnostních prolylenu, terpolymery z ethylenu, propylenu a až 5 % hmotnostních dienů, výhodně ethyl idenbomonů nebo 1,4-hexedienu, směsné polymery z ethylenu a 10 až 45 % hmotnostních vinylacetátu nebo blokové polymery ze styrenu a butadienu nebo styrenu a isoprenu, které na obou koncích molekul mají polystyrolové bloky.

Jako zpevňující plnidla se používají především mastek, křída, skleněná vlákna nebo skleněné kuličky.

Jako dekorativní materiál se používají uhlíková vlákna o délce 0,5 až 18 mm, výhodně 1 až 6 mm. Přidávané množství činí 0,5 až 3 % hmotnostních, výhodně 1 až 2 % hmotnostní, vztaženo na celkovou tvarovací hmotu.

Tvarovací hmota podle předloženého vynálezu může dále obsahovat obvyklé přísady, ulehčující zpracování a zlepšující fyzikální vlastnosti. Jako takové lze jmenovat světelné a tepelné stabilizátory, antioxidanty, antistatika, maziva, jakož i barevné pigmenty a ochranné látky proti hoření. První skupinu obsahuje tvarovací hmota všeobecně v množství 0,01 až 5% hmotnostních, počítáno na množství polymetu (plus plnidla). Plnidla, barevné pigmenty a ochranné látky proti hoření se používají v množství, odpovídající požadavkům.

Podmínky zpracování pro tvarovací hmotu podle předloženého vynálezu odpovídají podmínkám, které se normálně používají při zpracování polypropylenu. Teploty zpracování, měřené bezprostředně po opuštění trysky, jsou vždy podle velikosti a komplikovanosti tvarových dílů v rozmezí 240 až 280 °C. Teplota nástroje je všeobecně 40 až 70 °C.

-2CZ 283850 B6

Pro výrobu obzvláště velkoplošných a z hlediska technického zpracování obtížných tvarových dílů, se mohou také pro takovéto artikly volit obzvláště vysoké teploty zpracování, bez toho, že by docházelo k ovlivnění barvy nebo vlastností.

Optimálního efektu se dosáhne při použití polymerů se světlým zbarvením, především bílým, šedým, modrým nebo hnědým. Tento efekt se může ještě ovlivnit povrchovým zpracováním tvarových dílů.

Jako způsoby zpracování je například vhodné vstřikovací lití, extruze a extruzní nadouvací postup.

Příklady provedení vynálezu

Následující příklady provedení slouží k bližšímu objasnění vynálezu.

Příklad 1

Zhotovuje se povlak na A-sloupek osobních motorových vozidel evropské střední třídy o délce 1220 mm, šířce 76 mm a tloušťce stěny 2,3 mm vstřikovacím litím. Nastřikování se provádí středově třemi v rozestupu 12 mm uspořádanými bodovými zářezy o průměru 1,5 mm. Aby se přes dlouhou dráhu toku dosáhlo nezávadného plnění dvojnásobného nástroje, musí se pracovat při teplotě taveniny 270 až 275 °C. Používá se přístroj pro vstřikovací lití s uzavírací silou 1300 kN. Průměr šneku je 90 mm. Teploty nastavované na válci pro vstřikovací lití jsou (počínaje od plnicí nálevky): 240, 260, 280, 280, 294 °C. Celkový cyklus je 60 sekund.

Jako materiál se používá 20% hmotnostních mastku obsahující kopolymer propylenu s MFI 230/5 55 g/10 minut ve světlešedém základním zbarvení, do kterého se přimísí 2 % hmotnostní uhlíkových vláken o délce 6 mm a průměru 22 pm. Bylo dosaženo v celém rozsahu optické shody potahu sloupku, opatřeného jemným zjizvením, se sousedním textilem kašírovaným podhledem střechy. Požadovaná bezpečnost produkce byla dosažena přes potřebné relativně vysoké teploty taveniny, také při přerušení výroby se nevyskytly žádné změny barvy nebo vlastností, způsobené přídavkem vláken.

Příklad 2

Pro výrobu dveřní kapsy pro osobní automobily s integrovanou mřížkou pro reproduktor se použije polypropylenový kopolymer, zpevněný 15 % hmotnostními krátkých skleněných vláken, se světlemodrým základním zbarvením a přísadou 1 % hmotnostního uhlíkových vláken o délce 3 mm o průměru 6 pm. Kvůli filigránnímu vytvoření mřížky a s tím spojenými obtížnými podmínkami při vstřikovacím lití (tenké tyčinky, dlouhá cesta lití, početná spojení) jsou zapotřebí teploty ve hmotě vyšší než 265 °C. Ovlivnění požadované dobré rázové pevnosti se na hotových dílech neprojevuje. Také při změně teploty zpracování a doby zpracování nebyla zjistitelná žádná změna zbarvení, způsobená přídavkem vláken.

Příklad 3

Pro výrobu tělesa kávového strojku se použije homopolymer polypropylenu s 10% hmotnostními mastku a 1 % hmotnostním uhlíkových vláken o délce 1 mm a průměru 0,8 pm, ve světlehnědém základním zbarvení. Těleso je vyrobeno jako jeden kus, dno a poklop jsou

- J CZ 283850 B6 s centrálním dílem spojeny přes filmový spoj. Tyto filmové spoje představují technicky při vstřikování značnou bariéru, jejíž překonání je skutečně obtížné. Proto se volí polypropylen s MFI 230/5 85 g/10 minut a teplota ve hmotě 265 °C. Při tom se může nástroj bez problémů plnit. Přes relativně vysoké teploty ve hmotě a přes střih materiálu, ke kterému dochází na nejužších místech filmových spojů, se nevyskytují žádné změny zbarvení nebo poškození materiálu.

Příklad 4

Na zařízení pro extruzní nadouvání (průměr šneku 45 mm) se vyrobí přidržovací madla pro vnitřní prostor užitkových vozidel. Jako materiál se použije vysokomolekulámí polypropylenový kopolymer, MFI 230/5 = 0,5 g/10 minut v bílém základním zbarvení, do kterého bylo přidáno 0,5 % hmotnostních uhlíkových vláken o délce 18 mm o průměru 12 pm. Teplota ve hmotě je okolo 220 °C. Vzhledem k výrobě jsou vlákna výhodně orientována v podélném směru, to znamená ve směru vyrážení taveniny. Tato orientace způsobuje ve spojení s jemnou povrchovou strukturou význačný dekorativní efekt.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Polypropylenová tvarovací hmota pro výrobu tvarových dílů s dekorativním povrchovým efektem, vyznačující se tím, že obsahuje polymer propylenu a 0,3 až 3 % hmotnostní, vztaženo na tvarovací hmotu, uhlíkových vláken o délce 0,15 až 18 mm.
2. 2. Tvarovací hmota podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z

   a) 95 až 50 % hmotnostních isotaktického propylenu nebo směsného polymeru propylenu s až 10 % hmotnostními ethylenu,

   b) 5 až 50 % hmotnostních kaučukovitého, s polypropylenem snášenlivého směsného polymeru,

   c) 10 až 50 % hmotnostních zpevňujícího plnidla a

   d) 0,3 až 3 % hmotnostní, vztaženo na a) + b) + c), uhlíkových vláken o délce 0,5 až 18 mm.
3. 3. Tvarovací hmota podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako plnidla obsahuje mastek, křídu, skleněná vlákna nebo skleněné kuličky.
4. 4. Tvarovací hmota podle nároku 1, vyznačující se tím, že základní polymer je ve světlém základním zbarvení.