Unlängst haben
sich in Zusammenhang mit der rasanten Entwicklung in der Automobilindustrie
und der IT-Technologie die Forschungen auf den Ersatz der herkömmlichen
elektrischen/elektronischen Materialien durch Kunststoffe gerichtet,
um Leichtgewichtsmaterialien zu erlangen, niedrige Produktionskosten
zu ermöglichen,
den Freiheitsgrad bei der Ausgestaltung zu erhöhen und den Herstellungsprozess
zu vereinfachen. Polyamidharze als ein Beispiel für ein an
sich potentes Material sind in der Industrie aufgrund ihrer Überlegenheit
in der Steifigkeit, der Nutzbarkeit, der Abnutzungsbeständigkeit,
der chemischen Beständigkeit
und einer überragenden
Wirkung, die auftritt, wenn eine Verstärkungsverbindung hinzugegeben
wird, weithin verwendet worden. Polyamidharze sind jedoch dahingehend
nachteilig, dass sie eine schlechte Formstabilität haben, wenn sie Feuchtigkeit
absorbieren, und dass sie als ein kristallines Polymer eine schlechte
Stoßfestigkeit
und ein relativ hohes Formenschwindmaß haben. Um die zuvor genannten
Nachteilen von Polyamidharzen zu überwinden, ist deshalb vorgeschlagen
worden, eine Polymermischung zu verwenden, oder eine anorganische
Substanz hinzuzufügen.
Die somit hergestellten Produkte mit verbesserten Eigenschaften
werden im Allgemeinen als Automobilteile, wie zum Beispiel eine
Motorabdeckung, ein Lüfter
und ein Schutzblech, ein Heizungskopftank, ein Lufteinlassrohr,
eine Zahnriemenabdeckung und andere Gehäuse oder Abdeckungen für verschiedene
Arten von Behältern
oder Rohren verwendet.
Es
gibt weiterhin verschiedene andere Verfahren, die bekannt sind,
die zuvor genannten Nachteile von Polyamidharzen zu verbessern.
Zum Beispiel ist bekannt, dass die Zugabe eines faserförmigen anorganischen Füllstoffs,
wie zum Beispiel Glasfaser oder Glaskügelchen, und eines anorganischen
Materials, wie zum Beispiel Mineralien von anorganischen Partikeln
wie Talg, Glimmer, Lehm, CaCO3, Wollastonit
und Bariumsulfat, die Streifigkeit, Wärmebeständigkeit und Formstabilität von Polyamidharzen
verbessern kann. Gleichzeitig kann ein anorganischer Füllstoff
oder Teilchen alleine oder zusammen mit mehr als zwei dieser Arten
verwendet werden und nachdem sie hybridisiert worden sind, im Überschuß in fester
Form hinzugefügt
werden und sich einem Spritzgießen,
einem sogenannten „Hybrid"-Verstärkungsverfahren, unterziehen.
Bei diesem Verfahren werden anorganische Füllstoffe und Teilchen gleichzeitig
gemischt, um die Schrumpfungsanisotropie zwischen axialen (in Fliessrichtung)
und radialen Schrumpfungen unter den als Ergebnis des Spritzgießens erzeugten
Produkten zu verringern.
Des
Weiteren sind ebenfalls Verfahren zur Hinzugabe eines dritten Additivs
oder zum Einbringen eines Kopplungsagens, wie zum Beispiel Silan,
in das anorganische Material offenbart worden, um die Steifigkeit
des resultierenden Produktes weiter zu steigern. Die oben genannten
Verfahren sind in den US-Patenten Nr. 4,131,591 und 3,843,591 und
den japanischen Patenten Nr. Sho 6-047063 und Sho 5-817440 offenbart.
Des
Weiteren offenbart das japanische Patent Nr. Sho 8-7235652 ein Verfahren
zur Bildung einer Legierung mit Polyphenylenharz oder einer Gummikomponente,
die eine ungesättigte
Carbonsäure
enthält,
und das Koreanische Patent Nr. 1994-0014663 offenbart eine Technologie
zum Vermischen von Polyolefin und einer funktionellen Säuregruppe.
Des
Weiteren offenbaren die japanischen Patente Nr. Sho 5-628241, Hei 2-24354
und Hei 6-234896 eine Technologie, bei der Polyamid- und Polypropylenharze
vermischt werden und eine Glasfaser unter Verwendung von Carbonsäure als
ein Compatibilizer dazu gegeben wird und das japanische Patent Nr.
Hei 4-151962 und das US-Patent Nr. 4,613,647 lehren aromatisches
Polyamid für
Polyamidharz zu verwenden, das mit Glasfaser verstärkt wird,
um die Steifigkeit zu verbessern.
Als
Referenzen, die eine Harzzusammensetzung offenbaren, bei der eine
Glasfaser alleine oder zusammen mit einem Mineral verwendet wird,
um verstärkt
zu werden, offenbart das japanische Patent Nr. Sho 6-0108463 die
Stoßfestigkeit
durch Einführen
eines Kopplungsagens zu verbessern, führt das japanische Patent Nr.
Sho 6-047061 eine Technologie ein, bei der eine Glasfaser mit Lehm
kombiniert wird, führt
das japanische Patent Nr. Sho 59-133249 ein Verfahren zur Zugabe
einer Glasfaser und eines Weichmachers ein und führt das japanische Patent Nr.
Sho 58-201844 eine stark verbesserte Technologie ein, bei der Spuren
von Nylon 4,6 verwendet werden.
Die
oben genannten Verfahren offenbaren, daß die Zugabe eines anorganischen
Füllstoffs
und eines Teilchens zu einem Polyamidharz, das entweder alleine
oder zusammen mit anderen Verbindungen verwendet wird, um verstärkt zu werden,
die Steifigkeit, Wärmebeständigkeit,
Formstabilität
und Stoßbeständigkeit
der resultierenden Produkte verstärken kann. Des Weiteren offenbaren
sie, dass die Bildung einer Mischung mit anderen Polyamidharzen
oder das Hinzufügen
eines dritten Additivs zum Polyamidharz die zwischen den Flächen auftretenden
Bindungskräfte
zwischen den Harzen und zwischen einem Harz und einem anorganischen Material,
das eingeführt
werden soll, verbessern kann, wobei die daraus resultierenden Produkte
als Automobilteile oder andere wesentliche Teile, die in der Industrie
verwendet werden sollen, verwendet werden können.
Im
Spezielleren kann die durch das Füllstoffverstärkungsverfahren
hergestellte Zusammensetzung verwendet werden, um Heizungskopfbehälter oder
Lufteinlassrohre eines Autos herzustellen, wobei die Zusammensetzung,
die ein anorganisches Teilchen enthält, für Deckeleinfüllstutzen
am Treibstoffeinspritzeinlass, Abdeckungen für äußere Türhandgriffe oder Motorschönheitshüllen verwendet
werden kann und wobei die Komplex-verstärkende Zusammensetzung für einen
Lüfter
und ein Schutzblech, eine Zahnriemenabdeckung und verschiedene Arten
von Rohren eines Autos verwendet werden.
Bei
der Anwendung einer Polyamidharzzusammensetzung für die Herstellung
von verschiedenen, oben erwähnten
Produkte, ist Spritzgießen
weithin als ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
ausgewählt
worden. Wenn jedoch eine überschüssige Menge
eines anorganischen Materials während
des Spritzgießens
hinzugefügt
wird, wird das anorganische Material an der Oberfläche der
resultierenden Produkte freigelegt, wobei sich somit die Qualität der Produkte
verschlechtert. Wenn die durch Spritzgießen hergestellten Produkte
groß sind,
erfahren sie aufgrund des Unterschieds im Schrumpfen sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung ein Dehnen und Deformieren. Im Fall
der Herstellung von Dünnfilmprodukten
tritt ein Problem beim Anpassen einer Füllbalance auf, die somit in
einer Schweißnaht,
Senkung, Schmiere resultiert, nachdem dabei eine verringerte Produktqualität gebildet
wird. Die oben genannten Einschränkungen
werden sogar noch gravierender, wenn ein anorganisches Material
alleine zu der Polyamidharzzusammensetzung hinzugegeben wird, was
es somit schwierig macht, Stoßbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
zu erhalten.
Des
Weiteren wird im Fall der Verwendung von Polypropylen, wo eine Legierung
durch Kombination mit einer dritten Verbindung gebildet wird, die
Wärmebeständigkeit
schlecht und es erfordert ebenso des Weiteren einen Compatibilizer
hinzuzufügen,
um die Kompatibilität
zwischen Polyamid und Polypropylen zu verbessern. Mischungen mit
anderen Polyamiden, wie zum Beispiel aromatisches Polyamid oder
Polyamid-4,6-Harz, weisen überragende
Wärmebeständigkeit,
Steifigkeit und Stoßbeständigkeit
auf. Sie haben jedoch einen relativ hohen Schmelzpunkt und deshalb
wird es schwierig, große
Dünnfilmprodukte
zu bilden. Insbesondere wenn ein Kopplungsagens nicht mit dem anorganischen
Material behandelt wird, wenn eine überschüssige Menge eines anorganischen
Materials verwendet wird, führt
dies zu einer schlechten Oberfläche, was
somit die Produktqualität
verschlechtert und es ebenso schwierig wird, gute Stoßbeständigkeit
zu erlangen. Die meisten Polyamidharzzusammensetzungen werden mit
einem geeigneten Anwendungsbereich bereitgestellt und im Allgemeinen
wird es kein Problem geben, solange sie innerhalb der bevorzugten
Anwendungsbereiche verwendet werden. Wenn sie jedoch als Teile verwendet
werden, um äußerst anspruchsvolle Funktionen
auszuführen,
können
ein paar Probleme auftreten.
Wie
oben erwähnt
sind die herkömmlichen
Technologien in ihren Anwendungen stark eingeschränkt gewesen,
da sie nicht in der Lage waren, allen erforderlichen Funktionen
und physikalischen Eigenschaften gerecht zu werden und die meisten
davon nur anwendbar waren, um Produkte, die mittels Spritzgießen hergestellt
wurden, herzustellen.
Ein
großer
Anteil der Versuche wurde unternommen, um die Eigenschaften von
Polyamidharzzusammensetzungen zu verbessern, zum Beispiel eine Mischung
mit einem dritten Polymer zu bilden, eine Technologie zu entwickeln,
um ein anorganisches Material zu verstärken und Leitfähigkeit
und Flammschutzeigenschaften einzuführen.
Polyamide
sind im Allgemeinen anderen Harzen bezüglich der verstärkenden
Wirkung überlegen, wenn
sie mit anorganischen Materialien kombiniert werden und es gibt
verschiedene Arten von Verstärkungstechnologien,
die ein anorganisches Material verwenden. Das heißt, das
der Großteil
der Technologie, um Polyamidharzzusammensetzungen für Automobilteile
anzuwenden, hauptsächlich
darin liegt, wie die Technologie der Verstärkung von anorganischen Materialien
für die
Automobilindustrie anwendbar ist. Obwohl anorganische Materialien,
die verstärkt
werden sollen, in ihrer Größe eher
klein sind, verursachen sie einen Anstieg der spezifischen Gravität eines
Materials, das verstärkt
werden soll, was somit ein zusätzliches
Problem aufwirft.
Andere
Harze, die verwendet werden sollen, um Mischungstechnik anzuwenden,
sind andere Polyamide, Polypropylene, Polystyrole, Polyphenylenoxide,
thermoplastische Elastomere und ähnliches.
Diese Mischungszusammensetzungen können allein verwendet werden,
abhängig
von den Verwendungen und Anforderungen der Produkte und diese Mischungen
können
mit einem anorganischen Material verstärkt werden.
Bei
der Leitfähigkeitstechnologie,
bei der Kohlenstoff oder andere leitfähige anorganische Materialien hinzugegeben
werden, können
Kohlefaser, Rußpulver,
Ferrit und Graphit verwendet werden.
Bei
der Flammenhemmung können
Polyamidtechnologie, halogenierte Flammschutzmittel oder Melaminschutzmittel
oder Phosphorschutzmittel verwendet werden.
Die
vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um eine Zusammensetzung
bereitzustellen, die die zuvor genannten technischen Probleme und
Beschränkungen
bei der Verwendung, die bei herkömmlicher
Technologie aufgeworfen worden sind, beseitigen können und
die Produkte bei sehr erniedrigten Kosten herstellen, während sie
es ermöglichen,
eher äußerst anspruchsvolle
Funktionen zu bedienen. Des Weiteren besitzt die Harzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung Eigenschaften, die für ein mikrozelluläres Schaumverfahren,
einem Spritzgießverfahren,
geeignet sind. Das mikrozelluläre
Schaumverfahren ist ausgelegt, um die verschiedenen technischen
Probleme, die während
des Spritzgießens
auftreten können,
zu lösen
und hat in der letzten Zeit viel öffentliche Aufmerksamkeit auf
sich gezogen. Das mikrozelluläre
Schaumverfahren bildet Produkte mittels Herstellung von mikrozellulären Schäumen mit
einer Größe von 5-50 μm innerhalb
von Polymeren von Kunststoffprodukten. Dieses Verfahren ist ein
physikalisches Verfahren, das den superkritischen Flüssigkeitszustand
verwendet und ist ebenfalls ein umweltfreundliches Verfahren, wodurch
es sich somit von den allgemeinen chemischen Schaumverfahren unterscheidet.
Beim
mikrozellulären
Schaumverfahren wird ein Einspritzgerät, das konzipiert ist, um ein
Stickstoff- oder Kohlendioxidgas im superkritischen Flüssigkeitszustand
einzuführen,
an das Zentrum eines Zylinders zum Zeitpunkt des Spritzgießens angebracht
und ein verflüssigtes
Gas wird unter hohem Druck in eine Form eingeführt, um mit einer Zusammensetzung
gemischt zu werden, wobei somit eine einschichtige Struktur gebildet
wird und zusammen mit der Zusammensetzung dann in die Form eingeführt wird,
wobei dann das Gas einen Kern bildet, da dort ein drastischer Abfall
im Druck herrscht, wobei dabei mikrozelluläre Schäume innerhalb der Zusammensetzung
gebildet werden, wobei somit das Spritzgießen vervollständigt wird.
Die Polyamidharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist für diese
Art von mikrozellulärem
Schaumverfahren geeignet.
Die
Technologie kann auf ziemlich große Dünnfilmautomobilteile, wie zum
Beispiel ein Heizungslüfter oder
ein Schutzblech, ein Luftrohr eines Zwischenkühlers, eine Zahnriemenabdeckung,
eine Einfüllstutzendeckel
und ähnliches
angewendet werden.
Die
herkömmlichen
Harzzusammensetzungen unterscheiden sich in ihren Verfahren abhängig von
ihren vermuteten Verwendungen und das Spritzgießen wird in der Automobil-,
elektrischen/Elektroindustrie, der allgemeinen Industrie und bei
anderen Materialien für
alltägliche
Güter weithin
verwendet.
Die
durch Spritzgießen
hergestellten Produkte haben häufig
Probleme, wie zum Beispiel Durchbiegen oder Deformation, Oberflächensenkung,
Fließlinie,
Schweißnaht
etc.
Deshalb
sind verschiedene Versuche unternommen worden, die oben genannten
Probleme durch Modifizieren der Eigenschaften der Harzzusammensetzungen
zu lösen,
wobei es dabei aber immer noch viele Einschränkungen gibt, die überwunden
werden müssen.
Um
die oben genannten technischen Probleme zu lösen, wurden Anstrengungen unternommen,
die Harzzusammensetzungen und auch die Herstellungsverfahren zu
verbessern, wobei das mikrozelluläre Schaumverfahren als eines
dieser Verfahren willkommen ist. Das heißt, wenn Spritzgießen über mikrozelluläres Schaumverfahren
verwendet wird, resultiert es in der Bildung von mikrozellulären Schaumstoffen
bei den Endprodukten und kann das Durchbiegen und die Deformation
der Endprodukte verhindern.
Da
das Stickstoffgas oder das Kohlendioxid umweltfreundlich sind, werfen
sie somit keine Umweltprobleme auf, wenn das Spritzgießen durchgeführt wird.
Wenn die Zusammensetzungen mit Verstärkungsmaterialien, wie zum
Beispiel Glasfaser oder Mineralien, zusammengegeben werden, führt dies
jedoch zu einer schlechten Oberfläche des Produktes und verringert
ebenfalls die mechanische Festigkeit aufgrund der im Inneren gebildeten
Schaumstoffe, verglichen mit denen, die durch Festspritzgießen hergestellt
werden.
Als
ein Ergebnis der zahlreichen Studien und Forschungen, um die technischen
Probleme, die oben in Zusammenhang mit einem mikrozellulären Schaumspritzgießverfahren
erwähnt
worden sind, zu lösen,
stellen die vorliegenden Erfinder eine Harzzusammensetzung bereit,
die ein Polyamidharz, eine Glasfaser, ein Mineral (anorganische
Materialien) und Additive in vorherbestimmten Mengen umfasst.
Deshalb
zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, (i) die Biegsamkeit,
die chemische Widerstandsfähigkeit,
die Zugabewirkung, die Oberflächeneigenschaften
durch Anwenden des Polyamids als ein Basispolymer zu verbessern,
(ii) die Wärmebeständigkeit,
Steifigkeit, Dimensionsstabilität
durch Verwenden einer zusammengesetzten Verstärkung (insbesondere durch gleichzeitiges
Hinzufügen
von Mineralien und Glasfaser, die mit einem Kopplungsagens behandelt
sind) zu maximieren und (iii) die Viskosität zu verringern und die Kristallisation
durch Hinzufügen
bestimmter Additive zu hemmen, um somit die Oberflächeneigenschaften
weiter zu verbessern.
Insbesondere
ermöglicht
es die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung das Gewicht
der hergestellten Waren zu verringern und die Oberflächeneigenschaften
zu verbessern, ohne irgendeinen Defekt (wie zum Beispiel Oberflächensenkung
und Fließlinie)
oder irgendwelche Verstärkungsmaterialien
(wie zum Beispiel Glasfaser und Lehm) auf der Oberfläche zu zeigen,
während
andere physikalische Eigenschaften wie zum Beispiel die Dimensionsstabilität, Wärmebeständigkeit,
Fließbarkeit
und Steifigkeit erhöht
werden, wobei sie dabei für
die Verwendung im Automobil, wie zum Beispiel einem Heizungslüfter, einem
Schutzblech, einem Zwischenkühlerluftrohr,
einer Zahnriemenabdeckung oder einem Einfüllstutzendeckel, geeignet sind.
Eine
Polyamidharzzusammensetzung zum mikrozellulären Schaumspritzgießen, wobei
die Zusammensetzung umfasst:
- (i) 50-75 Gew.-%
einer Polyamidkomponente, welche ein Polyamid nach Formel 1 (Polyamid
6) oder ein Polymer, das mit dem Polyamid und einem Polyamid nach
Formel 2 (Polyamid 66) vermischt ist, ist wobei n eine ganze Zahl von
200-15.000 ist, wobei n eine ganze Zahl von
200-15.000 ist;
- (ii) 15-35 Gew.-% Glasfaser;
- (iii) 5-25 Gew.-% Lehm; und
- (iv) 0.1-3 Gew.-% eines Weichmachers auf Benzosulfonamidbasis
oder Dicarbonsäurebasis.
Die
Bestandteile ergeben zusammen 100 Gew.-%.
Eine
detailliertere Erklärung
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend bereitgestellt.
Die
Polyamidharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung soll bevorzugt
physikalische Eigenschaften (i) eines gebogenen Moduls gemäß ASTM D790
von 62.000 kg/cm2 oder höher, (ii) eine Stoßfestigkeit gemäß ASTM D256
von 5.5 kg·cm/cm
oder höher,
(iii) Schrumpfen in Fließrichtung
und in radialer Richtung von 120% oder weniger und (iv) eine Formbeständigkeitstemperatur
gemäß ASTM D648
von 230°C
oder höher
haben und kann somit verwendet werden, um Automobilteile gemäß des mikrozellulären Spritzgießverfahrens
herzustellen.
Als
die Polyamidkomponente kann ein Polyamid nach Formel 1 (Polyamid
6) oder ein Polymer, das mit dem Polyamid und einem Polyamid nach
Formel 2 (Polyamid 66) vermischt ist, in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden. Das Gewichtsverhältnis des Polyamid 6 zum Polyamid
66 in dem gemischten Polymer soll bevorzugt niedriger als 1:1 sein.
Wenn die Menge des Polyamid 6 höher
ist als die des Polyamid 66, ist dies nicht bevorzugt, da die Wärmebeständigkeit
oder Steifigkeit der hergestellten Polyamidharzzusammensetzung trotz
der Verbesserung der Fließbarkeit
oder der Oberflächeneigenschaften
verschlechtert sein kann.
Das
Polyamid nach Formel 1 kann gemäß eines
herkömmlichen
Verfahrens hergestellt werden. Zum Beispiel werden 100 Gewichtsteile ϵ-Caprolactam
in einen auf 260°C
aufgeheizten Reaktor zusammen mit 7.17 Gewichtsteilen Wasser, 0.004
Gewichtsteilen eines Schauminhibitors und 0.09 Gewichtsteilen eines
hitzebeständigen
Agens, IrganoxB1171® (kommerziell erhältlich,
1:1 Mischung von Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit und N,N'-Hexamethylen-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocyamid),
gegeben. Eine erste Umsetzung wird für eine Stunde, nachdem der
Druck auf 15 kg/cm2 erhöht wurde, durchgeführt, und
dann wurde der Druck langsam erniedrigt, nachdem der Druck für weitere
30 Minuten aufrechterhalten wurde. Eine zweite Umsetzung wird unter
atmosphärischem
Druck für
2 Stunden durchgeführt
und eine dritte Umsetzung wird durchgeführt, nachdem der Druck auf –360 mmHg
verringert wurde. Die Umsetzung wird durch Hinzufügen von
Stickstoff beendet, wobei somit Polyamid nach Formel 1 erhalten
wird.
Des
Weiteren kann das Polyamid nach Formel 2 ebenso durch ein herkömmliches
Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel werden Hexamethylendiaminadipatsalz
(im Anschluss „AH"-Salz genannt) und eine
geeignete Menge Wasser in einen Autoklaven zur Polymerisation von
Polyamidharz, der mit einem Rührer,
einem Thermostat, einer Temperaturkontrolle und einem Dampfrückflusskühler ausgestattet
ist, gegeben. Nachdem die Reaktanten unter Verwendung des Rührers vermischt
worden sind, während
die Temperatur erhöht
wird, wird eine Aufschlämmung,
die durch Mischen verschiedener Additive, Methanol und Wasser hergestellt
wird, in den Autoklaven gegeben, wobei dabei das Polyamid nach Formel
2 erhalten wird.
Außerdem kann
Essigsäure
als ein Viskositätsstabilisator
hinzugefügt
werden und Hexamethylendiamin und ein Entschäumer können ebenfalls hinzugefügt werden.
Das Polyamid kann durch Polymerisation nach Entfernen des Sauerstoffs
innerhalb des Autoklaven durch Reinigen mit Stickstoff mit hoher
Reinheit hergestellt werden.
Die
Reaktionsbedingungen, die bei der Herstellung von Polyamid nach
Formel 1 angewendet wurden, sind in der folgenden Tabelle 1 bereitgestellt.
Wenn
die Temperatur erhöht
wird, erhöht
sich wiederum der Druck innerhalb des Autoklaven. Die Temperatur
wird für
eine Stunde von 120°C
auf 230°C
erhöht.
Wenn der Druck auf 17.5 kg/cm2 angehoben
wird, wird der Druck durch Ausfließenlassen der Dämpfe aufrechterhalten,
während
die Temperatur auf 250°C
erhöht
wird, gefolgt von der Erniedrigung des Drucks auf einen atmosphärischen
Druck für
70 Minuten. Nachdem der Druck für
30 Minuten aufrechterhalten wurde, wird die Reaktion durch Hinzufügen von
Stickstoff in den Autoklaven mit einer Flussgeschwindigkeit von
2-2.5 kg/cm2 beendet, wobei dabei das gewünschte Polyamid durch
den Dispensionsschritt erhalten wird. Die hergestellten Polyamide
der Formeln 1 und 2 werden in der Form eines Chips hergestellt und
nach dem Trocknen bei 90°C
für fünf Stunden
verwendet.
Die
Polyamidkomponente sollte bevorzugt eine relative Viskosität von 2.3-3.0
(20°C, 1g
Polymer/100 ml 96% Schwefelsäure)
haben. Wenn die relative Viskosität unterhalb 2.3 liegt, gibt
es ein Problem in der Verringerung der Steifigkeit und Stoßfestigkeit.
Im Gegensatz dazu gibt es Schwierigkeiten bei der Oberflächenexpression
oder dem Formverfahren, wenn die relative Viskosität jenseits
von 3.0 ist.
In
der Zwischenzeit können
die Polyamide nach den Formeln 1 und 2 in einem herkömmlichen
Spritzgießverfahren
(im Anschluss „Festverfahren" genannt) verwendet
werden. Das Polyamid der vorliegenden Erfindung kann jedoch ebenfalls
für die
Verwendung eines mikrozellulären
Schaumverfahrens geeignet sein, indem eine zusammengesetzte Verstärkung (insbesondere
Glasfaser und ein Mineral) und eine Weichmacher, der mit Polyamid
kompatibel ist, verwendet wird, wobei es dabei ermöglicht wird,
die Probleme der Schrumpfanisotropie (beim Spritzgießverfahren)
als auch eine Oberflächenverschlechterung
(beim mikrozellulärem Schaumverfahren)
zu überwinden.
Somit
können
die Vorteile des leichten Gewichts und der geringen Deflektion durch
das Spritzgießen nach
dem mikrozellulären
Schaumverfahren vervollständigt
werden. Insbesondere können
die Nachteile der Oberflächendefekte
und der geringen mechanischen Festigkeit durch Verwendung von Gas
im Schaumschritt und durch die Zugabe von Glasfaser oder Mineralien überwunden
werden.
Herkömmliche
Glasfaser, welche in der Form eines Faserstückes vorliegt und allgemein
als 'G'- oder 'K'-Glas bezeichnet wird, kann ebenfalls
als Glasfaser der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Hauptinhaltsstoffe
der Glasfaser sind CaO (10-20 Gew.-%) , SiO2 (50-70
Gew.-%) und Al2O3 (2-15
Gew.-%). Insbesondere soll die Glasfaser durch Kopplungsbehandlung
mit Silan für
eine bessere Adhäsion
zwischen zwei Flächen
zwischen der Glasfaser und der Endzusammensetzung oberflächenmodifiziert
sein. Bevorzugt hat die Glasfaser einen Durchmesser von 10-13 μm und eine
Länge von
3-3.5 mm und ist in der Gesamtzusammensetzung in der Menge von 15-35
Gew.-% enthalten. Es gibt ein Problem der Verringerung des Biegemoduls,
wenn die Menge unterhalb 15 Gew.-% ist, während es wenig Verbesserung
bei der Schrumpfungsanisotropie gibt, wenn die Menge oberhalb 35
Gew.-% ist.
Der
Lehm sollte ebenfalls durch Kopplungsbehandlung mit Silan oberflächenmodifiziert
sein, damit die hergestellte Harzzusammensetzung die gewünschte Eigenschaft
hat. Bevorzugt hat der Lehm einen Durchmesser von 1-4 μm. Es gibt
ein Problem der Verarbeitbarkeit, wenn der Durchmesser unterhalb
1 μm ist,
während
es eine geringe Verbesserung in der Schrumpfungsanisotropie gibt,
wenn der Durchmesser oberhalb 4 μm
liegt.
Repräsentative
Beispiele des Lehms, bzw. Tonerde gemäß der vorliegenden Erfindung
sind Talg, Glimmer, Lehm, CaCO3 und Wollastonit.
Translink445®,
hergestellt von Engel Hardt, kann ebenfalls verwendet werden. Der
Lehm sollte bevorzugt in der Menge von 5-25 Gew.-% in der Gesamtharzzusammensetzung
enthalten sein. Es gibt Probleme bezüglich einer verringerten Wärmebeständigkeit
und einer verschlechterten Oberflächeneigenschaft, wenn der Gehalt
oberhalb 25 Gew.-% liegt, während
es eine geringe Verbesserung in der Schrumpfungsanisotropie gibt,
wenn der Gehalt unterhalb 5 Gew.-% liegt.
Unterdessen
sollte der Lehm zusammen mit der Glasfaser verwendet werden und
die aufsummierte Menge der Glasfaser und des Lehms sollte bevorzugt
30-45 Gew.-%, auf Basis des Gesamtgewichts der Polyamidharzzusammensetzung,
sein. Die Steifigkeit und Wärmebeständigkeit
sind verringert, wenn die Menge unterhalb 30 Gew.-% ist, während die
Oberfläche
der hergestellten Güter
verschlechtert ist und die Fließbarkeit verringert
ist, wenn die Menge oberhalb 45 Gew.-% liegt.
Wenn
die Mengen der Additive außerhalb
der oben genannten Bereiche liegen, kann aufgrund des Fehlens der
Balance bei Hochgeschwindigkeitsumdrehung Lärm entwickelt werden, wenn
die Polyamidharzzusammensetzung auf Automobilmotorteile, wie zum
Beispiel einem Heizungslüfter
und einem Schutzblech, aufgetragen wird.
Zusätzlich kann
des Weiteren ein Weichmacher zu der Polyamidharzzusammensetzung
hinzu gegeben werden, um eine Viskositäts- und eine Kristallisationsgeschwindigkeit
zu verringern und die gewünschte Oberflächeneigenschaft
zu vervollständigen,
wenn sie in dem mikrozellulären
Schaumverfahren angewendet wird. Der Weichmacher ist ein Additiv
zur Steigerung der Weichheit und Elastizität und in der vorliegenden Erfindung
können
herkömmliche
Weichmacher verwendet werden, wobei die repräsentativen Beispiele davon ein
Weichmacher auf Lactambasis, wie zum Beispiel Caprolactam und Lauryllactam,
ein Weichmacher auf Sulfonamidbasis, ein Weichmacher auf Phthalatbasis,
ein Weichmacher auf Epoxidbasis, ein Weichmacher auf Adipatbasis,
ein Weichmacher auf Azelatbasis, ein Weichmacher auf Trimeliatbasis,
ein Weichmacher auf Phosphatbasis, ein Weichmacher auf Polyesterbasis
und ein Weichmacher auf Dicarbonsäurebasis. Zum Beispiel kann
ein Weichmacher auf Phthalatbasis, wie zum Beispiel Dioctylphthalat,
Diisooctylphthalat, Dioctylterephtalat, Heptylphthalat und Butylphthalat,
ein Weichmacher auf Epoxidbasis, wie zum Beispiel Sojabohnenölepoxid,
ein Weichmacher auf Phosphatbasis, wie zum Beispiel Tricresylphosphat,
Cresyldiphenylphosphat und Isodesyldiphenylphosphat, ein Weichmacher
auf Adipatbasis, wie zum Beispiel Dibutylselacatdiisodesyladipat
und Diethylhepsyladipat und ein Weichmacher auf Dicarbonsäurebasis,
wie zum Beispiel Trioctyltrimeritat und Acrylatcitrat, als Weichmacher
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Insbesondere
ist ein Weichmacher auf Benzosulfonamidbasis (insbesondere auf Benzosulfonamidbasis)
oder auf Basis einer Dicarbonsäure
in Anbetracht der Flüchtigkeit
und Kompatibilität
mit dem Polyamid bevorzugt.
Unter
der Dicarbonsäure
gibt es (i) Oxalsäure,
Succinsäure,
Tartarsäure,
Glutaminsäure,
Adipinsäure (entsprechend
der Anzahl der Kohlenstoffatome), (ii) Maleinsäure und Fumarsäure (mit
ungesättigten
Gruppen) und (iii) Phthalsäure
(aromatische Dicarbonsäure).
Wenn
ein Weichmacher auf Basis einer Dicarbonsäure in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, können
Terephthalsäure
oder Isophthalsäure
als Phthalsäure
verwendet werden, welche für
die Herstellung von Polyester und einem Nyloncopolymer ist. Diese
Materialien sind weiße
Kristalle und werden durch Oxidieren von p-Xylol mit Kaliumpermanganat,
Chromtrioxid oder verdünnter
Salpetersäure
hergestellt. Alternativ wird er industriell gemäß der Luftoxidierung von p-Xylol
unter Verwendung von Schwermetallkatalysatoren, wie zum Beispiel
Kobalt, oder gemäß des Henkelverfahrens
der Isomerisierung von Kaliumphthalat bei hoher Temperatur, hergestellt.
Der Weichmacher auf Dicarbonsäurebasis
in der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass die Schmelzviskosität der Gesamtzusammensetzung
als auch die Kristallisationsgeschwindigkeit des Polyamidharzes
verzögert
ist, wobei dabei die Oberflächeneigenschaft
der hergestellten Güter
verbessert wird.
Bevorzugt
umfasst der Weichmacher in der Gesamtharzzusammensetzung eine Menge
von 0.1-3 Gew.-%. Die Wirkung ist vernachlässigbar, wenn der Gehalt unterhalb
0.1 Gew.-% ist, während
die Oberflächeneigenschaft
verschlechtert wird, wenn der Gehalt oberhalb 3 Gew.-% ist. Insbesondere
umfasst der Weichmacher auf Dicarbonsäurebasis bevorzugt eine Menge
von 0.1-2 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts der Polyamidharzzusammensetzung.
Die Wirkung der Verbesserung der Fließbarkeit und die Verringerung
der Kristallisationsgeschwindigkeit ist vernachlässigbar, wenn der Gehalt unterhalb
0.1 Gew.-% liegt, während
die mechanische Festigkeit aufgrund der abrupten Erniedrigung der
Viskosität
verschlechtert wird, wenn der Gehalt oberhalb 2 Gew.-% liegt.
Des
Weiteren kann innerhalb des Umfangs des Gegenstands der vorliegenden
Erfindung ein wärmebeständiges Agens
oder ein UV-Stabilisator zu der Harzzusammensetzung hinzugegeben
werden. IrganoxB1171® (kommerziell erhältlich als
1:1-Mischung von
Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphat und N,N'-Hexamethylen-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocynamid)
kann als hitzebeständiges
Agens in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Außerdem kann
Tinuvin234® (Hydroxylphenylbenzotriazol,
ein UV-Absorbant) oder Tinuvin770® (Tetramethylpiperidin-strukturiertes,
gehindertes Amin, ein Peroxidzersetzer oder Radikalfänger) als
UV-Stabilisator
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das
herkömmliche
mikrozelluläre
Schaumspritzgießverfahren
kann verwendet werden, um die Polyamidzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung herzustellen. Bevorzugt wird ein Doppelschneckenextruder mit
3 Einlässen
verwendet und durch jeden Einlass wird (i) ein Polyamid und ein
Weichmacher, (ii) eine Glasfaser und (iii) ein Mineral hinzugefügt, um die
Mischwirkung zu maximieren.
Des
Weiteren soll die Einwirkzeit bevorzugt minimiert werden, um die
thermische Zersetzung der Harzzusammensetzung während des Vermischens zu verhindern.
Gemäß eines
Aspektes der vorliegenden Erfindung sind 200-300 U/min in Anbetracht
des Dispersionsvermögens
der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Deshalb
kann die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung vervollständigen, d.h. (i) die Biegsamkeit,
die chemische Beständigkeit,
die Hinzufügewirkung und
die Oberflächeneigenschaften
durch Verwenden von Polyamid als Basispolymer verbessern, (ii) die
Viskosität
und der Kristallisationsgeschwindigkeit unter Verwendung von Weichmachern
auf Sulfonamidbasis oder Dicarbonsäurebasis kontrollieren, wobei
es dabei ermöglicht
wird, die Oberflächeneigenschaft
zu verbessern.
Des
Weiteren ermöglicht
es die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, das Gewicht
der hergestellten Güter
zu verringern und die Oberflächeneigenschaften
zu verbessern, ohne irgendeinen Defekt (wie zum Beispiel Wölbung, Oberflächensenkung,
Deflektion, Fließmarke
und Schweißnaht)
oder irgendwelcher Verstärkungsmaterialien
(wie zum Beispiel Glasfaser und Lehm) auf der Oberfläche zu zeigen,
während andere
physikalische Eigenschaften, wie zum Beispiel die Dimensionsstabilität, Wärmebeständigkeit,
Fließfähigkeit
und Steifigkeit erhöht
werden, wobei sie dabei für
die Verwendung im Automobil, wie zum Beispiel als Heizlüfter, Schutzblech,
Lüftungskühlerluftrohr,
Zahnriemenabdeckung und Einfüllstutzendeckel
geeignet ist.
Im
Speziellen gibt es einen Vorteil in der Erniedrigung der Kosten
aufgrund der Verringerung der Zykluszeit des Spritzgießverfahrens.
Außerdem kann
die vorliegende Erfindung die Wirkung der Überwindung der Nachteile des
herkömmlichen
Verfahrens erzielen, d.h. das (i) Glasfaser oder Mineral aus der
Oberfläche
während
des Spritzgießens herausstehen
und (ii) die Festigkeit verglichen mit denen, die gemäß des Festverfahrens
hergestellt sind, aufgrund der Bildung der Zelle innerhalb des Harzes
verringert ist.
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung die Anisotropie verringern
(unterhalb 120%, wie im Anschluss dargelegt), was durch die Verwendung
des bedarfsgeformten Verstärkungsmaterials,
wie zum Beispiel Glasfaser, induziert wird und verschlechtert die
Oberflächeneigenschaft
indem Wölbung,
Oberflächensenkung,
Deflektion, Fließmarke
und Schweißnaht
verursacht werden.
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung mit den Erfordernissen der
Formbeständigkeitstemperatur
(oberhalb 230°C) übereinstimmen,
was wesentlich ist, um bei Automobilteilen verwendet zu werden.
Schließlich ist
die Harzzusammensetzung geeignet, um bei Automobilteilen, wie zum
Beispiel einem Heizlüfter,
einem Schutzblech, einem Zwischenkühlerluftrohr, einer Zahnriemenabdeckung
oder einer Einfüllstutzendeckel
verwendet werden.