DE102006003154A1

DE102006003154A1 - Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastartikels

Info

Publication number: DE102006003154A1
Application number: DE102006003154A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ichihara Hanada; Yoshinori Hirakata Ohmura
Original assignee: Sumika Plastech Co Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumika Plastech Co Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-08-24
Also published as: CN1810482A; JP2006205375A; US20060163764A1

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastartikels, der eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte und ein Funktionselement aus Thermoplast aufweist, das lokal von der Schaumstoffplatte absteht und damit verschmolzen wird. Bei dem Verfahren wird eine Form verwendet, die eine Formfläche mit einer Vertiefung zum Formen eines Funktionselements aufweist. Eine Thermoplastschaumstoffplatte wird durch Unterdruck zum Anhaften an die Formfläche gebracht, so daß die Vertiefung mit der Schaumstoffplatte abgedichtet wird. Dann wird geschmolzener Thermoplast in die Vertiefung eingefüllt. Auf diese Weise wird der geschmolzene Thermoplast mit der Schaumstoffplatte zu einem Thermoplastartikel verschmolzen.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Thermoplastartikeln.

Schaumstoffartikel, die durch Formen von Thermoplastschaumstoffplatten hergestellt werden, weisen eine hervorragende Leichtgewichtseigenschaft, Wiederverwertungsfähigkeit, Wärmedämmungseigenschaft usw. auf und werden daher für verschiedene Anwendungen eingesetzt, wie z. B. als Kraftfahrzeugteile und Bau- oder Werkstoffe. Thermoplastartikel, die aus derartigen Schaumstoffartikeln bestehen, von denen lokal ein Funktionselement aus unverschäumtem Thermoplast absteht und damit verschmolzen wird, wie z. B. Rippe, Knopf und Haken, sind auch als Kraftfahrzeuginnenbauteile oder dergleichen verfügbar. Als Herstellungsverfahren für derartige Thermoplastartikel ist ein Verfahren bekannt, das die folgenden Schritte (1)–(4) aufweist (siehe zum Beispiel JP-A-2001-121 561):

(1) einen Schritt zum Einbringen einer in vorgegebener Gestalt vorgeformten Thermoplastschaumstoffplatte zwischen ein Formenpaar, wobei mindestens eine der Formen eine Vertiefung von der Gestalt des zu formenden Funktionselements aufweist;
(2) einen Schritt zum Schließen der Formen, um die Öffnung der Vertiefung mit einer Thermoplastschaumstoffplatte abzudichten;
(3) einen Schritt zum Einbringen von geschmolzenem Thermoplast in die Vertiefung durch einen Kanal, der in der Form mit der Vertiefung vorgesehen ist und zu der Vertiefung führt, während die Formen geschlossen gehalten werden und die Öffnung der Vertiefung mit der Thermoplastschaumstoffplatte abgedichtet gehalten wird, wodurch der Thermoplast mit der Thermoplastschaumstoffplatte zu einem Thermoplastartikel verschmolzen wird; und
(4) einen Schritt zum Abkühlen des im Schritt (3) geformten Thermoplastartikels und seiner Entnahme aus den Formen.

Bei dem oben erwähnten herkömmlichen Verfahren kann jedoch der zum Formen eines Funktionselements eingebrachte geschmolzene Thermoplast aus der Vertiefung in der Form auslaufen, wenn ein Thermoplastartikel von komplizierter Gestalt herzustellen ist, zum Beispiel wenn ein Abschnitt des Artikels, wo ein Funktionselement angeschweißt wird, eine gekrümmte Fläche aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren bereit, um ein Thermoplastformteil, das eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte und ein Funktionselement aus Thermoplast aufweist, das lokal von der Schaumstoffplatte absteht und damit verschmolzen wird, als Gegenstand von gutem Aussehen ohne Harzpreßgrat herzustellen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastformteils bereit, das eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte und ein Funktionselement aus Thermoplast aufweist, das lokal von der Schaumstoffplatte absteht und damit verschmolzen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(1) einen Schritt, in dem eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte mit einer Formfläche einer Form in Kontakt gebracht wird, in der eine Vertiefung zum Formen eines Funktionselements angebracht ist, wobei die Form so konstruiert ist, daß durch die Form ein Unterdruck angelegt werden kann;
(2) einen Schritt zum Anlegen des Unterdrucks durch die Form, wodurch die Thermoplastschaumstoffplatte so an der Form anhaftet, daß die Vertiefung abgedichtet wird;
(3) einen Schritt, in dem gleichzeitig mit oder nach dem Anlegen des Unterdrucks durch die Form geschmolzener Thermoplast durch einen in der Form vorgesehenen, zu der Vertiefung führenden Kanal in die Vertiefung eingebracht wird, wodurch der geschmolzene Thermoplast mit der Thermoplastschaumstoffplatte zu einem Thermoplastartikel verschmolzen wird;
(4) einen Schritt, in dem gleichzeitig mit oder nach der Unterbrechung der Zufuhr des geschmolzenen Thermoplasts der Unterdruck weggenommen und der Thermoplastartikel entnommen wird.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastartikels, der eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte und ein Funktionselement aufweist, das lokal von der Schaumstoffplatte absteht und damit verschmolzen wird, kann ohne Auslaufen von Harz ein Thermoplastartikel von gutem Aussehen hergestellt werden, auch wenn der herzustellende Artikel eine komplizierte Gestalt aufweist, zum Beispiel wenn ein Abschnitt des Artikels, wo das Funktionselement angeschmolzen wird, eine gekrümmte Fläche ist. Die folgenden Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Thermoplastartikels.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines Thermoplastartikels.
3–(a) zeigt eine Draufsicht (Rückseite) einer Türverkleidung mit einer Rippe. 3–(b) zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A' in 3–(a).
Die Bezugszeichen in den Zeichnungen haben die nachstehend angegebene Bedeutung: 1: in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte; 2: Spannrahmen; 3: Form; 4: Kanal; 5: Vertiefung; 6: Funktionselement (Rippe) und 7: Thermoplastartikel (Türverkleidung).
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Form ist eine Form, durch die ein Unterdruck angelegt werden kann und die eine Vertiefung zum Formen eines Funktionselements aufweist. Die Form kann eine konvexe Form, eine konkave Form, eine flache Form oder dergleichen sein. Die Formfläche der Form braucht nur eine Konfiguration aufzuweisen, die so beschaffen ist, daß die in vorgegebener Gestalt vorgeformte Thermoplastschaumstoffplatte beim Anlegen von Unterdruck oder Druckluftzufuhr zumindest an einem die Vertiefung umgebenden Bereich der Formfläche haftet. In typischen Fällen wird eine Form mit einer Formfläche benutzt, welche die gleiche Konfiguration wie die Formfläche einer Form aufweist, die benutzt wird, um eine Thermoplastschaumstoffplatte in eine vorgegebene Gestalt zu bringen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Form verwendet, die in Abhängigkeit von der Anzahl und der Gestalt eines oder mehrerer zu formender Funktionselemente mit der passenden Anzahl von Vertiefungen oder mit Vertiefungen von passender Gestalt versehen ist. In der Form ist ein Kanal zum Einfüllen von geschmolzenem Thermoplast in die Vertiefung angebracht. Der in die Vertiefung eingefüllte geschmolzene Thermoplast wird abgekühlt, um ein Funktionselement zu formen. Das bei der vorliegenden Erfindung erzeugte Funktionselement in dem Thermoplastartikel ist ein Teil, das auf der Thermoplastschaumstoffplatte vorstehend ausgebildet wird. Position und Anzahl der Funktionselemente unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Konkrete Beispiele des Funktionselements sind unter anderem Rippen mit Verstärkungsfunktion für einen Thermoplastartikel und Knöpfe, Klammern, Haken und dergleichen mit der Funktion, einen Thermoplastartikel an einer anderen Komponente zu befestigen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Form eingesetzt, durch die ein Unterdruck angelegt werden kann, wie z. B. eine Form mit einer Formfläche, von der zumindest ein Teil aus Sinterlegierung besteht, und eine Form mit einer Formfläche, die zumindest in ihrem begrenzten Abschnitt mit einer oder mehreren Durchgangsbohrungen versehen ist. Anzahl, Position und Durchmesser der einen oder der mehreren Durchgangsbohrungen, mit denen die Form versehen ist, unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Es ist jedoch wünschenswert, daß in der Nähe der Vertiefung ein oder mehrere Sauglöcher ausgebildet sind.
Außerdem ist wünschenswert, daß in der Wand (Seitenwand, Boden oder beides) der Vertiefung ein Saugloch ausgebildet ist. In diesem Fall kann durch Anlegen von Unterdruck durch das Saugloch in der Wand der Vertiefung während des Einfüllens des geschmolzenen Thermoplasts in die Vertiefung der Thermoplast leicht in die Vertiefung eingefüllt werden, und außerdem kann der Einspritzdruck verringert werden, der zum Einfüllen des Thermoplasts in die Vertiefung benötigt wird. Als Ergebnis kann ein Produkt von gutem Aussehen hergestellt werden.
Die Formen unterliegen hinsichtlich ihres Materials keinen besonderen Beschränkungen, bestehen aber im Hinblick auf Maßhaltigkeit und Haltbarkeit typischerweise aus Metall. Im Hinblick auf Kosten und Gewicht werden die Formen vorzugsweise aus Aluminium oder Edelstahl hergestellt. Die Formen sind vorzugsweise so strukturiert, daß ihre Temperatur durch ein Metall- oder Keramikstabheizelement oder -heizmittel geregelt werden kann. Während der Produktion eines Thermoplastartikels haben die Formflächen der Form vorzugsweise eine Temperatur von 30 bis 80°C, stärker bevorzugt von 50 bis 60°C.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastartikels wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Im Schritt (1) wird eine in vorgegebener Gestalt vorgeformte Thermoplastschaumstoffplatte in Kontakt mit einer Formfläche einer Form gebracht, in der eine Vertiefung zum Formen eines Funktionselements angebracht ist, wobei die Form so konstruiert ist, daß durch die Form hindurch ein Unterdruck angelegt werden kann. 1–(1) zeigt einen Zustand, wo die Thermoplastschaumstoffplatte in Kontakt mit der Formfläche der Form gekommen ist.
Im folgenden Schritt (2) wird mit dem Absaugen bzw. Anlegen des Unterdrucks durch die Form hindurch begonnen, und dadurch haftet die Thermoplastschaumstoffplatte so an der Form an, daß die Vertiefung abgedichtet wird. 1–(2) zeigt einen Zustand, in dem die Thermoplastschaumstoffplatte an einer Form anhaftet und eine Vertiefung in der Form abgedichtet worden ist. Die Stärke des Unterdrucks unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Wünschenswert ist, daß durch das Absaugen der Vakuumgrad zwischen der Form und der Schaumstoffplatte sich im Bereich von –0,05 bis –0,1 MPa einstellt. Der Vakuumgrad ist ein auf den Atmosphärendruck bezogener Druck in dem Raum zwischen Form und Schaumstoffplatte. Zum Beispiel bedeutet "der Vakuumgrad beträgt –0,05 MPa", daß der Druck in dem Raum zwischen Form und Schaumstoffplatte um 0,05 MPa niedriger ist als der Atmosphärendruck. Der Vakuumgrad in dem Raum zwi schen Form und Schaumstoffplatte wird an der Öffnung eines in der Form ausgebildeten Absaugkanals gemessen.
Im Schritt (3) wird nach Beginn des Absaugens im Schritt (2) durch einen in der Form angebrachten, in die Vertiefung führenden Kanal geschmolzener Thermoplast in die Vertiefung eingefüllt. Auf diese Weise wird der geschmolzene Thermoplast mit der Thermoplastschaumstoffplatte zu einem Thermoplastartikel verschmolzen. 1–(3) zeigt einen Zustand, in dem der geschmolzene Thermoplast durch den in der Form angebrachten, in die Vertiefung führenden Kanal in die Vertiefung eingefüllt worden ist, während die Thermoplastschaumstoffplatte an der Form haftend festgehalten wurde, und der geschmolzene Thermoplast mit der Thermoplastschaumstoffplatte verschmolzen worden ist. Es ist auch zulässig, geschmolzenen Thermoplast gleichzeitig mit dem Anlegen des Unterdrucks durch die Form im Schritt (2) in die Vertiefung in der Form einzufüllen. Durch Einfüllen von geschmolzenem Thermoplast in die Vertiefung in der Form, während die Schaumstoffplatte an der Form haftend festgehalten wird, kann der geschmolzene Thermoplast mit der Schaumstoffplatte verschmolzen werden, ohne ein Auslaufen von Harz aus der Vertiefung zu verursachen, selbst wenn die Schaumstoffplatte von komplizierter Gestalt ist und daher schwer an der Form haftet.
Gleichzeitig mit oder nach der Unterbrechung der Zufuhr des geschmolzenen Thermoplasts wird der Unterdruck beendet, und der entstandene Artikel wird entnommen. 1–(4) zeigt einen Zustand, in dem der Artikel aus der Form entnommen worden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind Beispiele des Thermoplasts, der zum Formen eines Funktionselements in eine Vertiefung einzufüllen ist, unter anderem Harz auf Olefinbasis, wie z. B. Homopolymere von Olefinen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethylen, Propylen, Buten, Penten und Hexen, Olefin-Copolymere, die durch Copolymerisation von zwei oder mehreren Monomerarten erzeugt werden, die unter Olefinen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt werden, Ethylen-Vinylester-Copolymer, Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer, Ethylen-(Meth)acrylester-Copolymer, Esterharz, Amidharz, Sty rolharz, Acrylharz, Harz auf Acrylnitrilbasis und Ionomerharz. Das Harz zum Formen eines Funktionselements kann entweder aus einer einzigen Harzart oder aus einem Gemisch von zwei oder mehreren Harzarten bestehen. Unter den Gesichtspunkten der Formbarkeit, Ölbeständigkeit und der Kosten werden vorzugsweise Harze auf Olefinbasis verwendet. Harze auf Propylenbasis werden unter dem Gesichtspunkt der Steifigkeit und Hitzebeständigkeit eines resultierenden Funktionselements besonders bevorzugt eingesetzt. Im Fall der Verwendung eines Polypropylenharzes wird im Hinblick auf die Fließfähigkeit des Harzes und die Festigkeit des entstehenden Funktionselements vorzugsweise ein Harz mit einem MFI-Index bzw. einer Schmelzrate von 50 bis 100 g/min eingesetzt.
Der in die Vertiefung zum Formen eines Funktionselements einzufüllende Thermoplast kann ein schaumbildendes Mittel enthalten. Wenn ein Thermoplast verwendet wird, der ein schaumbildendes Mittel enthält, wird ein geschäumtes Funktionselement gebildet. Als schaumbildendes Mittel kann entweder ein chemisches schaumbildendes Mittel oder ein physikalisches schaumbildendes Mittel verwendet werden. Außerdem können beide Typen der schaumbildenden Mittel zusammen verwendet werden. Beispiele des chemischen schaumbildenden Mittels sind unter anderem bekannte thermisch zersetzbare Verbindungen, wie z. B. die thermisch zersetzbaren schaumbildenden Mittel, die durch ihre Zersetzung Stickstoffgas bilden (z. B. Azodicarbonamid, Azobisisobutyronitril, Dinitrosopentamethylentetramin, p-Toluolsulfonylhydrazid, p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), und thermisch zersetzbare anorganische schaumbildende Mittel (z. B. Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat). Konkrete Beispiele des physikalischen schaumbildenden Mittels sind unter anderem Propan, Butan, Wasser und Kohlendioxidgas. Vorzugsweise wird ein thermisch zersetzbares schaumbildendes Mittel eingesetzt. Insbesondere wird vorzugsweise ein Gemisch aus Azodicarbonamid und Natriumhydrogencarbonat eingesetzt, da die Verwendung des Gemischs die Bildung eines Funktionselements mit hohem Expansionsverhältnis erleichtert. Das schaumbildende Mittel kann durch ein herkömmliches Verfahren mit dem Thermoplast vermischt werden. Der An teil des verwendeten schaumbildenden Mittels wird auf der Basis der verwendeten Schaumbildner- und Harzarten geeignet festgelegt, so daß ein gewünschtes Expansionsverhältnis erreicht wird. Normalerweise werden jedoch für 100 Gewichtsteile Thermoplast 0,5 bis 20 Gewichtsteile Schaumbildner eingesetzt.
Der in die Vertiefung einzufüllende Thermoplast kann Zusatzstoffe enthalten. Beispiele der Zusatzstoffe sind unter anderem Füllstoff, Antioxidationsmittel, Lichtstabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Weichmacher, Antistatikmittel, Färbemittel, Trennmittel, Fließmittel und Gleitmittel. Konkrete Beispiele des Füllstoffs sind unter anderem anorganische Fasern, wie z. B. Glasfaser und Kohlefaser, und anorganische Teilchen, wie z. B. Talkum, Ton, Siliciumdioxid, Titanoxid, Calciumcarbonat und Magnesiumsulfat. Zur Erhöhung der Festigkeit eines Funktionselements oder zur Verminderung der Schrumpfung des Thermoplasts während seiner Formgebung ist es wünschenswert, etwa 5 bis 30 Gew.-% Talkum oder Glasfaser dem Thermoplast beizumengen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Thermoplastschaumstoffplatte verwendet, die durch ein herkömmliches Verfahren, wie z. B. Formpressen, Vakuumformen, Druckluftformen, Vakuum-Druckluftformen usw. in vorgegebener Gestalt geformt worden ist. Obwohl die Thermoplastschaumstoffplatte hinsichtlich des Expansionsverhältnisses und der Dicke keiner besonderen Beschränkung unterliegt, wird typischerweise eine Schaumstoffplatte mit einem Expansionsverhältnis von 2 bis 10 und einer Dicke von 1 bis 10 mm verwendet.
Beispiele des Thermoplasts zum Formen der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Thermoplastschaumstoffplatte sind unter anderem Harz auf Olefinbasis, wie z. B. Homopolymere von Olefinen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. Ethylen, Propylen, Buten, Penten und Hexen, Olefin-Copolymere, die durch Copolymerisation von zwei oder mehreren Monomerarten erzeugt werden, die unter Olefinen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind, Ethylen-Vinylester-Copolymer, Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer, Ethylen-(Meth)acrylester-Copolymer, Esterharz, Amidharz, Harz auf Styrolbasis, Acrylharz, Harz auf Acrylnitrilbasis und Ionomerharz. Diese Harze können allein verwendet werden, oder zwei oder mehrere davon können kombiniert eingesetzt werden. Im Hinblick auf Formbarkeit, Ölbeständigkeit und Kosten werden vorzugsweise Harze auf Olefinbasis verwendet. Im Hinblick auf Steifigkeit und Hitzebeständigkeit der entstehenden Artikel werden besonders bevorzugt Harze auf Propylenbasis verwendet.
Beispiele der Harze auf Propylenbasis sind unter anderem Propylen-Homopolymere und Copolymere auf Propylenbasis, die mindestens 50 Mol-% Propyleneinheiten enthalten. Die Copolymere können Blockcopolymere, statistische Copolymere und Propfcopolymere sein. Beispiele der Copolymere auf Propylenbasis, die geeignet zu verwenden sind, sind unter anderem Copolymere von Propylen mit Ethylen oder einem α-Olefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Beispiele des α-Olefins mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen sind unter anderem 1-Buten, 4-Methylpenten-1, 1-Hexen und 1-Octen. Der Gehalt der Monomereinheiten mit Ausnahme von Propylen in dem Copolymer auf Propylenbasis beträgt vorzugsweise bis zu 15 Mol-% für Ethylen und bis zu 30 Mol-% für α-Olefine mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen. Es kann eine einzige Harzart auf Propylenbasis verwendet werden. Alternativ können auch zwei oder mehrere Harzarten auf Propylenbasis in Kombination verwendet werden.
Wenn ein Harz auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung oder ein Harz auf Propylenbasis mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von 1 × 10⁵ oder mehr in einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr des Thermoplasts eingesetzt wird, der eine Schaumstoffschicht bildet, kann eine feinzellige Schaumstoffplatte auf Propylenbasis erzeugt werden. Von diesen Harzen auf Propylenbasis werden vorzugsweise unvernetzte Harze auf Propylenbasis eingesetzt, weil bei einem Rückgewinnungsprozeß weniger Gel gebildet wird.
Mit dem Begriff "Harz auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung", wie er hier gebraucht wird, ist ein Harz auf Propylenbasis gemeint, dessen Verzweigungsindex [A] der Beziehung 0,20 ≤ [A] ≤ 0,98 genügt.
Ein Beispiel der Harze auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung, die einen Verzweigungsindex [A] aufweisen, welcher der Beziehung 0,20 ≤ [A] ≤ 0,98 genügt, ist Propylen PF-814, hergestellt von Basell Co.
Der Verzweigungsindex quantifiziert den Grad der Langkettenverzweigung in einem Polymer und ist durch die folgende Formel definiert: Verzweigungsindex [A] = [η]Br/[η]Lin
In der Formel ist [η]_Br die Eigenviskosität des Harzes auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung. [η]_Lin ist die Eigenviskosität eines linearen Harzes auf Propylenbasis, das aus den gleichen Monomereinheiten wie denjenigen des Harzes auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung besteht und das gleiche zahlengemittelte Molekulargewicht aufweist wie das Harz auf Propylenbasis mit Langkettenverzweigung.
Die Eigenviskosität, die auch als Grenzviskositätszahl bezeichnet wird, ist ein Maß für die Fähigkeit eines Polymers, die Viskosität seiner Lösung zu erhöhen. Die Eigenviskosität ist besonders vom Molekulargewicht und vom Verzweigungsgrad des Polymermoleküls abhängig. Daher kann das Verhältnis der Eigenviskosität eines Polymers mit Langkettenverzweigung zur Eigenviskosität eines linearen Polymers, welches das gleiche Molekulargewicht wie das Polymer mit Langkettenverzweigung aufweist, als Maß für den Verzweigungsgrad des Polymers mit Langkettenverzweigung benutzt werden. Die Eigenviskosität eines Harzes auf Propylenbasis kann durch ein herkömmlicherweise bekanntes Verfahren bestimmt werden, wie z. B. das Verfahren, das von Elliott et al., J. Appl. Polym. Sci. 14, 2947–2963 (1970), beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Eigenviskosität bei 135°C durch Auflösen des Harzes auf Propylenbasis in Tetralin oder Orthodichlorbenzol gemessen werden.
Das zahlengemittelte Molekulargewicht (Mw) eines Harzes auf Propylenbasis kann durch verschiedene, üblicherweise angewandte Verfahren bestimmt werden. Besonders bevorzugt wird das Verfahren angewandt, das von M. L. McConnel in American Laboratory, Mai, S. 63–75 (1978), mitgeteilt wird, das Laserlicht-Kleinwinkelstreuungs-Intensitätsmeßverfahren.
Ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines hochmolekularen Harzes auf Propylenbasis mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von mindestens 1 × 10⁵ durch Polymerisation ist ein Verfahren, bei dem zunächst eine hochmolekulare Komponente und dann eine niedermolekulare Komponente erzeugt wird, wie in JP-A-11-228 629 beschrieben.
Unter Harzen mit Langkettenverzweigung auf Propylenbasis und hochmolekularen Harzen auf Propylenbasis wird ein Harz auf Propylenbasis bevorzugt, das ein einachsiges Schmelzen-Dehnviskositätsverhältnis η₅/η_0,1 von mindestens 5, stärker bevorzugt von mindestens 10 aufweist, gemessen unter den unten angegebenen Bedingungen bei einer um etwa 30°C höheren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Harzes. Das einachsige Schmelzen-Dehnviskositätsverhältnis η₅/η_0,1 ist ein Wert, der bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 1 s^–1 mit Hilfe eines einachsigen Dehnviskositätsanalysators (zum Beispiel eines von Rheometrix hergestellten einachsigen Dehnviskositätsanalysators) gemessen wird, wobei η_0,1 eine 0,1 Sekunden nach Beginn der Dehnung erfaßte einachsige Schmelzen-Dehnviskosität und η₅ eine 5 Sekunden nach Beginn der Dehnung erfaßte Schmelzen-Dehnviskosität bezeichnen. Durch Verwendung eines Harzes auf Propylenbasis mit einer solchen einachsigen Dehnviskositätseigenschaft kann eine Schaumstoffplatte mit kleineren Zellen erzeugt werden.
Als Schaumbildner zur Verwendung bei der Herstellung der Schaumstoffplatte kann entweder ein chemisches schaumbildendes Mittel oder ein physikalisches schaumbildendes Mittel eingesetzt werden. Außerdem können beide Typen der Schaumbildner zusammen eingesetzt werden. Beispiele des chemischen Schaumbildners sind unter anderem bekannte thermisch zersetzbare Verbindungen, wie z. B. die thermisch zersetzbaren Schaumbildner, die durch ihre Zersetzung Stickstoffgas bilden (z. B. Azodicarbonamid, Azobisisobutyronitril, Dinitrosopentamethylentetramin, p-Toluolsulfonylhydrazid, p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid); und thermisch zersetzbare anorganische Schaumbildner (z. B. Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat). Konkrete Beispiele der physikalischen Schaumbildner sind unter anderem Propan, Butan, Wasser und Kohlendioxidgas. Von den oben als Beispiele angeführten Schaumbildnern werden geeigneterweise Wasser und Kohlendioxid eingesetzt, da Schaumstoffplatten eine geringere Verformung erzeugen, die durch Sekundärverschäumung während des Erhitzens beim Vakuumformen verursacht wird, und da außerdem diese Mittel Substanzen sind, die unter Hochtemperaturbedingungen und bei Feuer inert sind. Der Anteil des verwendeten Schaumbildners wird gewöhnlich auf der Basis der eingesetzten Schaumbildner- und Harzarten so bestimmt, daß ein gewünschtes Expansionsverhältnis erreicht wird. Typischerweise werden jedoch für 100 Gewichtsteile Thermoplast 0,5 bis 20 Gewichtsteile Schaumbildner eingesetzt.
Das Verfahren zur Herstellung der in vorgegebener Gestalt geformten Thermoplastschaumstoffplatte unterliegt keiner Beschränkung. Extrusionsformen unter Verwendung einer flachen Düse (T-Düse) oder einer runden Düse wird jedoch bevorzugt. Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem geschmolzenes Harz durch eine runde Düse extrudiert und gleichzeitig verschäumt und das Extrudat dann über einem Dorn gestreckt und abgekühlt wird. Wenn die Schaumstoffplatte durch Extrusion hergestellt wird, ist es auch zulässig, geschmolzenes Harz durch eine Düse zu extrudieren, zum Erstarren abzukühlen und dann zu strecken. Die Schaumstoffplatte kann entweder eine einschichtige Platte oder eine mehrschichtige Platte sein. Um jedoch das Bersten von Zellen während der Plattenherstellung zu verhindern, wird eine Schaumstoffplatte von mehrschichtiger Struktur mit unverschäumten Oberflächenschichten bevorzugt. Das Harz zum Formen der unverschäumten Schicht(en) kann eines der Harze sein, die als Beispiele des Harzes zum Formen der verschäumten Schicht angeführt werden. Das Harz der unverschäumten Schicht(en) ist günstigerweise ein Harz vom gleichen Typ wie das Harz, das die verschäumte Schicht bildet. Wenn z. B. die verschäumte Schicht aus einem Harz auf Propylenbasis besteht, ist es wünschenswert, daß die unverschäumte(n) Schicht(en) gleichfalls aus einem Harz auf Propylenbasis bestehen.
Die in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung kann auch eine Verbundplatte sein, die durch Laminieren einer ein- oder mehrschichtigen Schaumstoffplatte und eines anderen Materials hergestellt wird. Eine solche Verbundplatte wird durch Laminieren einer Schaumstoffplatte und eines anderen Materials mittels Trockenlaminierung, Schichtlaminierung, Heizwalzenlaminierung oder dergleichen und anschließendes Formen in die vorgegebene Gestalt hergestellt.
Das Material, das auf die Schaumstoffplatte aufzulaminieren ist, dient zur Dekoration, Verstärkung oder zum Schutz der Schaumstoffplatte, wie z. B. Materialien in Form von Gewebe, Faservlies, Folie, Film, Schaumstoff, in Netzform usw. Derartige Materialien können z. B. aus Thermoplast bestehen, wie etwa Harz auf Olefinbasis, Harz auf Vinylchloridbasis und Harz auf Styrolbasis, Kautschuk oder thermoplastischem Elastomer, wie etwa Polybutadien und Ethylen-Propylen-Copolymer, und Cellulosefaser, wie z. B. Baumwolle, Hanf und Bambus. Diese Materialien können in ungleichmäßigen Mustern, wie z. B. Narbenmustern, durch Aufdrucken oder Färben aufgebracht werden und können entweder aus einer einschichtigen Struktur oder einer mehrschichtigen Struktur bestehen.
Thermoplastschaumstoffplatten zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung können Zusatzstoffe enthalten. Beispiele der Zusatzstoffe sind unter anderem Füllstoff, Antioxidationsmittel, Lichtstabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Weichmacher, Antistatikmittel, Färbemittel, Trennmittel, Fließmittel und Gleitmittel. Konkrete Beispiele des Füllstoffs sind unter anderem anorganische Fasern, wie z. B. Glasfaser und Kohlefaser, und anorganische Teilchen, wie z. B. Talkum, Ton, Siliciumdioxid, Titanoxid, Calciumcarbonat und Magnesiumsulfat.
Thermoplastartikel, die durch Anwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sind als Verpackungsmaterialien, wie z. B. Nahrungsmittelbehälter, als Innenkomponenten in Kraftfahrzeugen, Baumaterialien oder Konstruktionswerkstoffe und Haushaltselektrogeräte verfügbar. Zu den Innenkomponenten von Kraftfahrzeugen gehören Türverkleidungen, Deckenmaterialien, Kofferraumseitenplatten usw. Innenkomponenten von Kraftfahrzeugen, die aus Thermoplastartikeln mit einer durch die erfindungsgemäßen Verfahren herstellten Rippe als Funkti onselement bestehen, weisen eine hohe Festigkeit auf. Thermoplastartikel mit einem Knopf oder einem Haken als Funktionselement, der durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, können leicht an anderen Kraftfahrzeugteilen befestigt werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
[Beispiel 1]
Eine Polypropylenschaumstoffplatte mit einem Expansionsverhältnis von 3 und einer Dicke von 3 mm (SUMICELLER; hergestellt von Sumika Plastech Co., Ltd.) wurde unter Verwendung einer Hohlform und einer Patrize, die zum Formen einer Schaumstoffplatte zu einer Türverkleidung konstruiert waren, in die Form einer Türverkleidung gebracht. Unter Verwendung der entstandenen Polypropylen-Schaumstoffplatte (1) in Form einer Türverkleidung wurde nach dem in 1 dargestellten Verfahren ein Thermoplastartikel hergestellt. Die in den folgenden Verfahren benutzte Form (3) ist eine Form mit einer Formfläche, welche die gleiche Gestalt wie die Formfläche der Hohlform hat, die zum Formen der Schaumstoffplatte (1) benutzt wurde und die Rückseite einer Türverkleidung formen kann. Die Formfläche weist eine Absaugbohrung und eine Vertiefung (5) auf, um eine Rippe mit einer Breite von 2,5 mm und einer Höhe von 10 mm als Funktionselement zu formen. In der Form ist ein Kanal (4) angebracht, durch den geschmolzener Thermoplast in die Vertiefung eingefüllt werden kann. Die Form (3) wurde mit Einstellung auf eine Temperatur von 60°C verwendet.
Die in Form einer Türverkleidung geformte Schaumstoffplatte (1) wurde in einem Spannrahmen (2) einer Vakuumformmaschine (VAIM0301, hergestellt von Satoh Machinery Works, Co., Ltd.) befestigt, die mit einem Extruder ausgestattet war. Die Form (3) wurde in Kontakt mit der Rückseite der in dem Spannrahmen fixierten Türverkleidung aus der Schaumstoffplatte (1) gebracht. Durch die Form (3) wurde ein Unterdruck angelegt. Auf diese Weise haftete die Schaumstoffplatte (1) an der Form (3), um die Vertiefung abzudichten, und der Vakuumgrad zwischen der Form und der Schaumstoffplatte wurde auf –0,09 MPa eingestellt. Fünf Sekunden nach Beginn des Unterdrucks wurde geschmolzener Thermoplast bei 240°C (NOBLEN AX568, Polypropylen, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.; MI = 65 g/min) durch den Kanal (4) in der Form (3) in 15 Sekunden in die Vertiefung eingefüllt. Auf diese Weise wurde die Vertiefung mit dem geschmolzenen Thermoplast aufgefüllt. 5 Sekunden nach Beendigung des Einfüllens des geschmolzenen Thermoplasts wurde der Unterdruck weggenommen, und mit einem Kühlgebläse wurde Luft eingeblasen, um den entstandenen Artikel abzukühlen, der dann herausgenommen wurde. Der unnötige Endabschnitt wurde abgeschnitten, und dadurch wurde eine Türverkleidung mit einer in 3 dargestellten Rippe erzeugt. Am Anschluß der Rippe trat kein Harz aus, und die entstandene Türverkleidung hatte ein hervorragendes Aussehen.
[Vergleichsbeispiel 1]
Unter Verwendung einer Schaumstoffplatte, von Thermoplast und der gleichen Formen wie den in Beispiel 1 benutzten und ohne Anlegen von Unterdruck durch eine Form wurde eine Türverkleidung herstellt. Die Skizze ist in 2 dargestellt.
Eine als Türverkleidung vorgeformte Polypropylen-Schaumstoffplatte (1) wurde in einem Spannrahmen (2) der Vakuumformmaschine fixiert, und eine Form (3) wurde mit der Rückseite der Türverkleidung in dem Spannrahmen in Kontakt gebracht. Geschmolzener Thermoplast mit einer Temperatur von 240°C wurde durch einen Kanal (4) in der Form (3) innerhalb von 15 Sekunden in eine Vertiefung eingefüllt. Auf diese Weise wurde die Vertiefung mit dem geschmolzenen Thermoplast aufgefüllt. Mit Hilfe eines Kühlgebläses wurde Luft eingeblasen, um den entstandenen Artikel abzukühlen. Die Formen wurden geöffnet, und der Artikel wurde entnommen. Der unnötige Endabschnitt wurde abgeschnitten, und dadurch wurde eine Türverkleidung (7) mit einer Rippe (6) hergestellt. In der entstan denen Türverkleidung mit einer Rippe lief an der Verbindungsstelle der Rippe Harz aus.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Thermoplastartikels, der eine in vorgegebener Gestalt geformte Thermoplastschaumstoffplatte und ein Funktionselement aus Thermoplast aufweist, das lokal von der Schaumstoffplatte absteht und damit verschmolzen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (1) Inkontaktbringen einer in vorgegebener Gestalt geformten Thermoplastschaumstoffplatte mit einer Formfläche einer Form, in der eine Vertiefung zum Formen eines Funktionselements angebracht ist, wobei die Form so konstruiert ist, daß durch die Form ein Unterdruck angelegt werden kann; (2) Anlegen von Unterdruck durch die Form, wodurch die Thermoplastschaumstoffplatte so an der Form haftet, daß die Vertiefung abgedichtet wird; (3) gleichzeitig mit oder nach dem Anlegen des Unterdrucks durch die Form, Einfüllen von geschmolzenem Thermoplast in die Vertiefung durch einen Kanal, der in der Form angebracht ist und zu der Vertiefung führt, wodurch der geschmolzene Thermoplast mit der Thermoplastschaumstoffplatte zu einem Thermoplastartikel verschmolzen wird; (4) gleichzeitig mit oder nach der Unterbrechung des Einfüllens des geschmolzenen Thermoplasts, Wegnahme des Unterdrucks und Entnahme des Thermoplastartikels.