DE102011002151A1

DE102011002151A1 - Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen

Info

Publication number: DE102011002151A1
Application number: DE102011002151A
Authority: DE
Inventors: Sidney Kwun Wa Leung; Eric Tang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-05-31
Also published as: TW201221370A; MX2011004898A; CA2734286A1; CN102476452A; KR101327520B1; KR20120058387A; JP2012116180A; SG181208A1; US20120133069A1; CA2734286C; JP5358628B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein mit einem Vakuumthermoformungsverfahren kombiniertes einstufiges Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen bereit, das die Schritte des Siebdruckens auf einer Kunststofffolie, Vakuumthermoformen der Kunststofffolie, um ein Vakuumthermoformteil bereitzustellen, und Schäumen eines expandierbaren Polypropylens und integriertes Formen des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformteil umfasst. Das Vakuumthermoformprodukt aus expandierbarem Polypropylen, das mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung produziert wurde, weist eine verbesserte Schlagfestigkeit auf und der Produktionsverfahren ist besser.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen, insbesondere auf ein mit einem Vakuumthermoformungsverfahren kombiniertes einstufiges Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gegenwärtig werden geschäumte Kunststoffe aufgrund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften, wie etwa geringer Dichte, hoher spezifischer Festigkeit, starker Energieabsorptionsvermögen und guter Leistung bei Schalldämmung und Wärmedämmung usw. in großem Umfang auf den Gebieten der Gebrauchsgüter, des Verkehrs, der Industrieproduktion, der Luft- und Raumfahrt und dergleichen eingesetzt.
Da bei der Herstellung von Helmen, wie etwa Fahrradhelmen, Helmen zum Skifahren/Eislaufen, Eishockey, Klettern, Reiten, für Wassersportarten, für industrielle Anwendungen und dergleichen strenge Anforderungen an die Festigkeit der Endprodukte bestehen, ist für den expandierbaren Polypropylenkunststoff, der in den oben genannten Produkten verwendet wird, normalerweise ein Vakuumthermoformverfahren erforderlich, um deren Festigkeit weiter zu erhöhen.
Derzeit wird bei der Kombination des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformverfahren ein zweites Formungsverfahren angewendet, das das Vakuumformen eines Thermoformteils mit einer spezifischen Gestalt unter Verwendung eines Vakuumthermoform-Formwerkzeugs beinhaltet, und bei dem das Thermoformteil dann zur Endbearbeitung der spezifischen Form gestanzt und geschnitten wird. Die EPP-Kugeln werden dann schaumspritzgegossen (erste Formung), um ein EPP-Schaumteil zu erhalten, gefolgt von integriertem Formen (zweite Formung) des EPP-Schaumteils mit dem Vakuumthermoformteil. Die Produktionsvorgänge des Verfahrens sind jedoch komplex, und der Produktionszeitraum ist lang. Außerdem sind Vakuumthermoformungs- und Kombinationsbeständigkeit unzureichend, was den Produktionszeitraum und die Produktbeständigkeit beeinträchtigt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der oben genannten Probleme im Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Formungsverfahren zum Produzieren eines Vakuumthermoformungsprodukts aus expandierbarem Polypropylen mit einer verbesserten Schlagfestigkeit bereitzustellen.
Um die oben genannte Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen bereit, das die folgenden Schritte umfasst:

1) Siebdrucken auf einer Kunststofffolie;
2) Vakuumthermoformen der Kunststofffolie, um ein Vakuumthermoformteil bereitzustellen; und
3) Schäumen eines expandierbaren Polypropylens und integriertes Formen des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformteil.

Bei dem oben genannten Verfahren zum Formen von expandierbarem Polypropylen kann anstelle von Siebdruck auf einer Kunststofffolie auch Spritzbeschichten einer geformten Kunststofffolie mit Farbe verwendet werden.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird in Schritt 1) eine Farbe zum Siebdrucken auf einer Kunststofffolie verwendet, wobei die Farbe bevorzugt eine Farbe für expandierbares Polypropylen ist.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der Kunststofffolie in Schritt 1) zwischen 0,5–2,5 mm.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist das expandierbare Polypropylen, das in Schritt 3) verwendet wird, ein modifiziertes expandierbares Polypropylen.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung liegt der Arbeitsdruck für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 280 kPa und 500 kPa.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung liegt die Arbeitstemperatur für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 125°C und 150°C.
In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung liegt die Arbeitsdampfzeit für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 25 Sekunden und 60 Sekunden, wobei die Dampfzeit bei Produkten mit unterschiedlicher Dicke variiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das expandierbare Polypropylen und das modifizierte expandierbare Polypropylen mit allen Verfahren hergestellt werden, die im Fachgebiet bekannt sind, einschließlich Schaumspritzgießen, Extrudieren oder Formpressen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden das expandierbare Polypropylen und das modifizierte expandierbare Polypropylen durch Schaumspritzgießen hergestellt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden das expandierbare Polypropylen und das modifizierte expandierbare Polypropylen durch Extrudieren oder Formpressen hergestellt.
Die Vorteile und and vorteilhaften Wirkungen des einstufigen Formungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung basieren darauf, dass das so erhaltene Vakuumthermoformprodukt aus expandierbarem Polypropylen eine verbesserte Schlagfestigkeit aufweist und dass das Produktionsverfahren besser ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Flussdiagramm, das das einstufige Formungsverfahren für expandierbaren Polypropylenkunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Um ferner das Prinzip und die Struktur der vorliegenden Erfindung ausführlicher zu beschreiben, werden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung die bevorzugten Beispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Diese Beispiele werden jedoch lediglich zur Veranschaulichung und Erläuterung bereitgestellt, was nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden kann
Beispiel 1
Das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird anhand des nachfolgenden expandierbaren Polypropylens (EPP) (von einer japanischen Unternehmen, JSP) beispielhaft gezeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden drei Schritte: Siebdrucken auf einer Kunststofffolie, Vakuumthermoformen und Verarbeiten der Kunststofffolie, integriertes Formen des EPP mit dem Vakuumthermoformteil.
Schritt 1: Siebdrucken auf einer Kunststofffolie

1) Siebdrucken mit zwei Schichten Druckfarbe. Jede Siebdruckschicht wurde nach dem Drucken mit einer Farbe (PU-Farbe von Miramar) 20 Minuten lang bei 80°C ausgehärtet. Das Drucken der anschließenden Farbschicht erfolgte erst nachdem die erste Farbschicht ausreichend getrocknet war.
2) Siebdrucken mit zwei Schichten EPP-Haftdruckfarbe (das Material, aus dem die Haftdruckfarbe bestand, war ein chloriertes Polyolefinharz von Miramar). Jede Siebdruckschicht wurde 20 Minuten lang bei 80°C ausgehärtet. Das Drucken der anschließenden Farbschicht erfolgte erst nachdem die erste Farbschicht ausreichend getrocknet war. Die Haftdruckfarbe war eine Farbe für expandierbares Polypropylen.

Schritt 2: Vakuumthermoformen und Verarbeiten der Kunststofffolie

1) Aushärten der Folie. Die Kunststofffolie wurde 90 Minuten lang bei etwa 95°C ausgehärtet.
2) Einstellen der Parameter der Vakuumthermoformungsvorrichtung. Die Erwärmungstemperatur betrug etwa 500°C, der Erwärmungszeitraum betrug 18 Sekunden und der Abkühlungszeitraum betrug 10 Sekunden.
3) Vakuumformen eines Thermoformteils mit einer spezifischen Gestalt unter Verwendung eines Vakuumthermoform-Formwerkzeugs.
4) Verarbeiten des Vakuumthermoformteils, einschließlich Stanzen und Schneiden, zur Endbearbeitung der spezifischen Gestalt.

Schritt 3: Schäumen eines expandierbaren Polypropylens und integriertes Formen des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformteil.
1) Einstellen der Parameter der Schaumspritzgussvorrichtung. Der Dampfdruck betrug 300 kPa, der Dampfzeitraum betrug 35 Sekunden, der Abkühlungszeitraum betrug 120 Sekunden, der Vakuumzeitraum betrug 20 Sekunden und die Temperatur in dem Formwerkzeug während des Formens betrug etwa 130°C.
2) Anordnen des verarbeiteten Thermoformteils in einem EPP-Formwerkzeug zum Schäumen.
3) Einschalten der Vorrichtung, Einfüllen des EPP und Durchführen des EPP-Schäumens gemäß der Parametereinstellung. Der EPP-Schaum haftete fest an dem Vakuumthermoformteil, was zur Produktion eines Produkts führte, bei dem der EPP-Schaum und das Vakuumthermoformteil integriert waren.
4) Nach dem Entformen waren der EPP-Schaum und das Vakuumthermoformteil fest miteinander verbunden.

Beispiel 2
Das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird anhand des nachfolgenden modifizierten expandierbaren Polypropylens (EPP) (von einer japanischen Unternehmen, JSP) beispielhaft gezeigt. Das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden drei Schritte: Siebdrucken auf einer Kunststofffolie, Vakuumthermoformen und Verarbeiten der Kunststofffolie, integriertes Formen des EPP mit dem Vakuumthermoformteil.
Schritt 1: Siebdrucken auf einer Kunststofffolie

1) Siebdrucken mit zwei Schichten Druckfarbe. Jede Siebdruckschicht wurde nach dem Drucken mit einer Farbe 20 Minuten lang bei 80°C ausgehärtet. Das Drucken der anschließenden Farbschicht erfolgte erst nachdem die erste Farbschicht ausreichend getrocknet war.
2) Siebdrucken mit zwei Schichten EPP-Druckfarbe. Jede Siebdruckschicht wurde 20 Minuten lang bei 80°C ausgehärtet. Das Drucken der anschließenden Farbschicht erfolgte erst nachdem die erste Farbschicht ausreichend getrocknet war. Die Haftdruckfarbe war eine Farbe für expandierbares Polypropylen.

Schritt 2: Vakuumthermoformen und Verarbeiten der Kunststofffolie

1) Aushärten der Folie. Die Kunststofffolie wurde 90 Minuten lang bei etwa 95°C ausgehärtet.
2) Einstellen der Parameter der Vakuumthermoformungsvorrichtung. Die Erwärmungstemperatur betrug etwa 500°C, der Erwärmungszeitraum betrug 18 Sekunden und der Abkühlungszeitraum betrug 10 Sekunden.
3) Vakuumformen eines Thermoformteils mit einer spezifischen Gestalt unter Verwendung eines Vakuumthermoform-Formwerkzeugs.
4) Verarbeiten des Thermoformteils, einschließlich Stanzen und Schneiden, zur Endbearbeitung der spezifischen Gestalt.

Schritt 3: Schäumen eines expandierbaren Polypropylens und integriertes Formen des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformteil.

1) Einstellen der Parameter der Schaumspritzgussvorrichtung. Der Dampfdruck betrug 500 kPa, der Dampfzeitraum betrug 35 Sekunden, der Abkühlungszeitraum betrug 120 Sekunden, der Vakuumzeitraum betrug 20 Sekunden und die Temperatur in dem Formwerkzeug während des Formens betrug etwa 150°C.
2) Anordnen des verarbeiteten Thermoformteils in einem EPP-Formwerkzeug zum Schäumen.
3) Einschalten der Vorrichtung, Einfüllen des modifizierten expandierbaren Polypropylens und Durchführen des Schäumens des modifizierten expandierbaren Polypropylens gemäß der Parametereinstellung. Das modifizierte expandierbare Polypropylen haftete fest an dem Vakuumthermoformteil, was zur Produktion eines Produkts führte, bei dem das modifizierte expandierbare Polypropylen und das Vakuumthermoformteil integriert waren.
4) Nach dem Entformen waren das modifizierte expandierbare Polypropylen und das Vakuumthermoformteil fest miteinander verbunden.

In Schritt 3 der oben genannten Beispiele 1 und 2 wurden das expandierbare Polypropylen (EPP) und das modifizierte expandierbare Polypropylen durch ein Schausmspritzgussverfahren geformt. Für einen Fachmann auf dem Gebiet ist es jedoch selbstverständlich, dass das expandierbare Polypropylen (EPP) und das modifizierte expandierbare Polypropylen mit beliebigen anderen Verfahren, die in der Lage sind, die gewünschte Gestalt zu erzeugen, wie etwa Extrudieren, Formpressen und dergleichen, geformt werden können.
Wenngleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, versteht es sich, dass verschiedene Veränderungen oder Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen, und dass alle Modifikationen oder Alternativen, die dazu äquivalent sind, dem Geist und Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, entsprechen.

Claims

Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen, das die folgenden Schritte umfasst: 1) Siebdrucken auf einer Kunststofffolie: 2) Vakuumthermoformen der Kunststofffolie, um ein Vakuumthermoformteil bereitzustellen; 3) Schäumen eines expandierbaren Polypropylens und integriertes Formen des expandierbaren Polypropylens mit dem Vakuumthermoformteil:
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1, wobei in Schritt 1) eine Farbe zum Siebdrucken auf einer Kunststofffolie verwendet wird, und die Farbe eine Farbe für expandierbares Polypropylen ist.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der Kunststofffolie in Schritt 1) zwischen 0,5~2,5 mm liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1, wobei das expandierbare Polypropylen, das in Schritt 3) verwendet wird, ein modifiziertes expandierbares Polypropylen ist.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1 oder 4, wobei der Arbeitsdruck für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 280 kPa und 500 kPa liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1 oder 4, wobei die Arbeitstemperatur für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 125°C und 150°C liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 5, wobei die Arbeitstemperatur für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 125°C und 150°C liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 1 oder 4, wobei der Arbeitsdampfzeit für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 25 Sekunden und 60 Sekunden liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 5, wobei der Arbeitsdampfzeit für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 25 Sekunden und 60 Sekunden liegt.
Formungsverfahren für expandierbares Polypropylen nach Anspruch 6, wobei die Arbeitsdampfzeit für das integrierte Formen in Schritt 3) zwischen 25 Sekunden und 60 Sekunden liegt.