DE60304238T2

DE60304238T2 - Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen, Verfahren zum Formen eines Formgegenstandes und ein durch das Verfahren geformter Formgegenstand

Info

Publication number: DE60304238T2
Application number: DE60304238T
Authority: DE
Inventors: Chikara Aki-gun Tanaka; Takahiro Aki-gun Tochioka
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2006-12-28
Also published as: DE60304238T8; JP2003221454A; US7045202B2; CN1248844C; EP1333056B1; KR20030065317A; DE60304238D1; JP3757875B2; CN1435313A; US20030148083A1; EP1333056A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen, bei dem ein Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix, die eine Polypropylenkomponente (nachstehend als „PP" bezeichnet) umfasst, und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern als Masterbatch bzw. als Grundmischung gebildet ist, und die Grundmischung mit einem Verdünnungsharz verdünnt ist, das aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer hergestellt ist, ein Verfahren zum Formen eines Formgegenstands und einen mit dem Verfahren geformten Formgegenstand.
Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterialien mit langen Glasfasern, die einen Verbundwerkstoff aus einem Glasfaserfüllstoff mit etwa 10 mm langen Glasfasern und ein Harz umfassen, werden verbreitet als Materialien für verschiedene industrielle Gegenstände verwendet, wie z.B. Kraftfahrzeugteile, und zwar aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihrer hervorragenden Formverarbeitungsfähigkeit.
Als Beispiel für ein solches Harzmaterial beschreibt die JP 7-232324 A ein Material, das mit dem folgenden Verfahren erhalten wird. Ein denaturiertes PP-Harz mit einer Schmelzflussrate (nachstehend als „MFR" bezeichnet) von 70 bis 300 g/10 min wird geschmolzen und Glasfaserbündel werden mit dem geschmolzenen denaturierten PP-Harz imprägniert. Danach wird das resultierende Material in einer Länge von 2 bis 50 mm zu Pellets geschnitten, bei denen es sich um die Grundmischung handelt, und die Grundmischung wird mit einem PP-Harz verdünnt. Dieser Aufbau soll die Dispergierbarkeit des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern in der Grundmischung, die mit einem Ziehverfahren erzeugt worden ist, verbessern, und eine Verschlechterung der Festigkeit eines Formgegenstands aufgrund der Verdünnung der Grundmischung mit einem PP-Harz verbessern.
JP 3-25340 B beschreibt ein Gemisch aus Pellets, die mit einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern verstärkt sind, wobei die Pellets ein niedermolekulares thermoplastisches Polymer und mindestens 30 Vol.-% Glasfilamente zur Verstärkung umfassen, und einem thermoplastischen Polymer mit einem höheren Molekulargewicht als das Molekulargewicht des thermoplastischen Polymers, das in dem Pellet enthalten ist. Dieser Aufbau soll die Benetzbarkeit des Harzes bezüglich des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern und den Biegemodul eines Formgegenstands verbessern.
JP-11-152062 A beschreibt ein Frontende für Fahrzeuge, das durch Spritzgießen eines Ausgangsmaterials, das thermoplastische Harzpellets, die 20 bis 80 Masse-% Glasfasern mit einer vollen Länge von 2 bis 100 mm, die parallel zueinander angeordnet sind, enthält, unter Verwendung eines thermoplastischen Harzes (PP, Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, usw.) als Matrix hergestellt wird. Der Gehalt des Frontendes an Glasfasern beträgt 15 bis 50 Masse-% und das Gewichtsmittel der Faserlänge beträgt 1 bis 20 mm. Diese Veröffentlichung beschreibt, dass dieser Aufbau eine hervorragende Schwingungsermüdungsbeständigkeit und Schlagfestigkeit sicherstellen und ein Verziehen unterdrücken kann.
JP 2721702 B beschreibt eine Zusammensetzung, die durch Mischen eines Propylenpolymers (Propylenhomopolymer oder dergleichen) und eines Verstärkungsmaterials (Glasfasern oder dergleichen) erhalten wird. Das Propylenpolymer weist eine MFR von etwa 55 bis 430 g/10 min auf und das Verstärkungsmaterial ist in einem Anteil von etwa 20 bis 65 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Propylenpolymers und des Verstärkungsmaterials, enthalten. Diese Veröffentlichung beschreibt, dass bei diesem Aufbau die Fließeigenschaften besser sind als diejenigen einer faserverstärkten Zusammensetzung, die aus einem Polymer mit einer niedrigen MFR hergestellt worden ist, und dass gleichzeitig die Verschlechterung der Eigenschaften der Zusammensetzung bezüglich der Festigkeit und der Steifigkeit eines Formgegenstands verhindert werden kann.
JP 6-340784 A beschreibt ein wärmebeständiges Harzformmaterial auf Propylenbasis, das 3 bis 97 Masse-% einer Glasfaserbündelstruktur und 97 bis 3 % eines kristallinen Polymers auf Propylenbasis (Propylen-Homopolymer, Ethylen-Propylen-Copolymer, usw.) mit einer MFR von 50 g/10 min oder mehr umfasst. Die Glasfaserbündelstruktur umfasst 20 bis 80 Massenteile Glasfasern zur Verstärkung, die im Wesentlichen alle eine Länge von mindestens 3 mm und einen Durchmesser von 20 μm oder weniger aufweisen, und 80 bis 20 Massenteile eines kristallinen Polymers auf Propylenbasis (Propylen-Homopolymer, Ethylen-Propylen-Copolymer, usw.), das mindestens teilweise mit einer ungesättigten Carbonsäure oder Derivaten davon denaturiert ist und eine MFR von 50 g/10 min oder mehr in dem gesamten Polymer aufweist. In der Glasfaserbündelstruktur sind die Glasfasern zur Verstärkung im Wesentlichen parallel zueinander in der Polymerkomponente angeordnet. Diese Veröffentlichung beschreibt, dass mit diesem Aufbau ein Formgegenstand, der durch Spritzgießen oder dergleichen erhalten wird, (eine) hervorragende Wärmebeständigkeit, Formbarkeit und Antiverzieheigenschaften sowie ein geringes Gewicht aufweist, so dass der Formgegenstand auf Kraftfahrzeugteile angewandt werden kann, die ein geringes Gewicht haben sollen und eine hohe Wärmebeständigkeit und Formabmessungsstabilität erfordern. Diese Veröffentlichung beschreibt auch, dass die Schlagfestigkeit und die Antiverzieheigenschaften des Formge genstands durch Zugeben mindestens eines Elastomers verbessert werden können, das aus Elastomeren auf Ethylenbasis (Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-nicht-konjugiertes Dien-Terpolymerkautschuk (EPDM), usw.) und Elastomeren auf Styrolbasis (hydriertes Styrol-Butadien-Blockcopolymer, usw.) ausgewählt ist.
JP 11-228759 A beschreibt eine Harzzusammensetzung auf Propylenbasis, die 90 bis 30 Masse-% eines Harzes auf Propylenbasis (Propylen-Homopolymer, Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, usw.) mit einer MFR von 1 bis 1000/10 min, einem Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % oder mehr in dem Propylen-Homopolymerabschnitt, und einer Elutionsmenge von 2,0 Masse-% oder weniger bei 40°C oder weniger gemäß einer Chromatographie, 10 bis 70 Masse-% eines Elastomers (Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-nicht-konjugiertes Dien-Terpolymerkautschuk (EPDM), usw.) mit einer MFR von 0,1 bis 100/10 min und einen anorganischen Füllstoff (Glasfasern oder dergleichen) in einem Anteil von 5 bis 75 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Harzes auf Propylenbasis und des Elastomers, umfasst. Die Veröffentlichung beschreibt, dass mit diesem Aufbau ein durch Spritzgießen hergestellter Formgegenstand bezüglich der Kratzfestigkeit und des Biegemoduls signifikant verbessert wird.
WO 01/72511 beschreibt ein Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen, das eine Polymermatrix, einen Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Polymermatrix und dem Glasfaserfüllstoff umfasst, wobei mindestens die Polymermatrix und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einen Verbundwerkstoff bilden. Dabei umfasst die Polymermatrix eine PP-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, die MFR der Polymermatrix beträgt 100 bis 300 g/10 min und der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern beträgt 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse. Die Veröffentlichung beschreibt, dass bei diesem Aufbau, da die MFR der Polymermatrix zweckmäßig auf einem hohen Niveau liegt (das Molekulargewicht ist niedrig), ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern effektiv verhindert werden kann, so dass ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit erhalten werden kann. Ferner beschreibt die Veröffentlichung ein mit einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern verstärktes Harzmaterial zum Formen, das eine Grundmischung und ein Verdünnungspolymer umfasst. Dabei umfasst die Grundmischung eine Polymermatrix, die eine PP-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % umfasst, einen Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Polymermatrix und dem Glasfaserfüllstoff, wobei mindestens die Polymermatrix und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einen Verbundwerkstoff bilden und das Verdünnungspolymer eine PP-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % umfasst. Ferner ist die MFR der Polymermatrix der Grundmischung größer als das Doppelte eines MFR des Verdünnungspolymers und der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern beträgt 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse. Die Veröffentlichung beschreibt, dass bei diesem Aufbau die Polymermatrix der Grundmischung und das Verdünnungspolymer einen großen Viskositätsunterschied aufweisen und die Polymermatrix auch eine viel höhere Benetzbarkeit für den Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern aufweist als das Verdünnungspolymer, da die Polymermatrix eine geringere Viskosität aufweist als das Verdünnungspolymer, so dass ein Zustand aufrechterhalten werden kann, bei dem der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern mit der Polymermatrix bedeckt ist. Als Ergebnis kann ein Bruch des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern effektiv verhindert werden und ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit kann erhalten werden.
Beispiele für das Verfahren zum Formen eines Harzes zu einem Formgegenstand umfassen Formpressen und Spritzgießen. Bei einem Vergleich der zwei Verfahren ist es schwierig, eine komplizierte Form durch Formpressen zu formen, wohingegen es einfach ist, eine komplizierte Form durch Spritzgießen zu formen, und daher ist der Freiheitsgrad des Formens beim Spritzgießen hoch. Ferner erfordert das Formpressen eine Nachbearbeitung, wie z.B. ein Stanzen für Öffnungen oder dergleichen, während das Spritzgießen keine derartige Nachbearbeitung erfordert, und daher ist die Verarbeitungsfähigkeit beim Spritzgießen gut. Ferner erfordert das Formpressen den Vorgang des Einlegens einer Harzplatte (Rohling) in ein Formwerkzeug bzw. eine Gießform, des Erwärmens und des Pressens, wohingegen beim Spritzgießen nur das Spritzen eines geschmolzenen Harzes in ein Formwerkzeug erforderlich ist und ein kontinuierliches Formen durchgeführt werden kann, und daher ist die Produktivität beim Spritzgießen hoch. Daher ist das Spritzgießen im Hinblick auf die vorstehend genannten Punkte besser als das Formpressen.
Wenn jedoch das Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen verwendet wird, weisen ein Gegenstand, der durch Spritzgießen geformt worden ist, und ein Gegenstand, der durch Formpressen geformt worden ist, das gleiche Niveau der Biegefestigkeit auf. Der erstgenannte Gegenstand weist jedoch eine signifikant niedrigere Schlagfestigkeit (Izod-Kerbschlagfestigkeitswert) auf als der letztgenannte Gegenstand. Es ist bekannt, dass die Biegefestigkeit eines Formgegenstands von der Menge des enthaltenen Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern abhängt, wohingegen die Schlagfestigkeit von der Faserlänge des enthaltenen Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern abhängt. Demgemäß impliziert das vorstehend beschriebene Phänomen, dass der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in dem Vorgang von der Einführung eines Materials bis zum Ende des Formens beim Spritzgießen gebrochen und kurz gemacht wird. Tatsächlich beträgt beim Formpressen gemäß experimenteller Ergebnisse dann, wenn ein Harzmaterial, das einen Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern mit einer Faserlänge von etwas mehr als 10 mm umfasst, zum Formen verwendet wird, die Länge des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern, der aus dem Formgegenstand extrahiert wird, etwa 10 mm. Andererseits beträgt beim Spritzgießen dann, wenn das gleiche Harzmaterial zum Formen verwendet wird, die Länge des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern, der aus dem Formgegenstand extrahiert wird, etwa 0,9 mm. Wie es in der 9 gezeigt ist, scheint der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern 9 in der folgenden Weise gebrochen zu werden. Eine Festphase 7 und eine Schmelzphase 8 eines Harzes werden in einem Zylinder einer Spritzgussmaschine gebildet und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern 9 wird durch eine Scherung zwischen den Harzphasen an der Grenzfläche zwischen der Festphase 7 und der Schmelzphase 8 gebogen und wird folglich gebrochen. Alternativ scheint der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern 9 gebrochen zu werden, da der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern 9 durch ein Knicken während der Scherströmung des Harzes in der Schmelzphase 8 gebogen wird.
Die vorstehend beschriebenen Probleme wurden durch Verbessern der Dispergierbarkeit und der Hafteigenschaften des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern angegangen, wie es in der JP 7-232324 A beschrieben ist, um die Schlagfestigkeit zu verbessern. Dieses Niveau ist jedoch noch nicht mit demjenigen eines Gegenstands vergleichbar, der durch Formpressen erzeugt worden ist. Die Schlagfestigkeit kann durch Zugeben eines PP-Elastomers oder eines Polyethylen-Elastomers weiter verbessert werden. Ein solcher Ansatz verschlechtert jedoch die Biegefestigkeit.
Ferner ist es dann, wenn ein Formgegenstand mit dünnen Abschnitten mit einer Dicke von einigen mm durch Spritzgießen oder durch Spritzprägen geformt wird, erforderlich, den Zuhaltedruck des Formwerkzeugs zu erhöhen, so dass der Druck in dem Formwerkzeug höher sein kann, als dies üblich ist, so dass das geschmolzene Harzmaterial zum Formen in den gesamten Formwerkzeughohlraum eines Formwerkzeugs gefüllt wird. Ein solches Formen des Formgegenstands durch Erhöhen des Drucks in einem Formwerkzeug bei einem hohen Zuhaltedruck kann jedoch ein Problem dahingehend verursachen, dass in dem gebildeten Formgegenstand leicht eine innere Spannung auftritt und eine Verformung, wie z.B. ein Verziehen, während deren Freisetzung auftritt. Ferner kann das folgende Problem vorliegen. D.h., da der Zuhaltedruck des Formwerkzeugs, die jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen wird, hoch ist, nimmt die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden kann, ab. Als Ergebnis ist die Produktivität des Formgegenstands gegebenenfalls niedrig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Formgegenstands mit einer hohen Schlagfestigkeit und einer hohen Biegefestigkeit durch Unterdrücken des Brechens eines Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern bei der Formgebungsverarbeitung, und die Bereitstellung eines Formgegenstands mit dünnen Abschnitten durch Formen bei einem niedrigen Druck im Formwerkzeug.
Die vorliegende Erfindung stellt zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe ein Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen bereit, umfassend: ein Masterbatch bzw. eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinitätbereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einschließt, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, einer Insel-See-Struktur, in welcher Domänen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinität-bereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäure-denaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Formen eines Formgegenstands bereit, umfassend: das Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente bzw. Hauptkomponente eines Glasfaserfüllstoff-verstärkten Harzmaterials mit langen Glasfasern zum Formen, wobei das Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterial mit langen Glasfasern eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinität-bereitstellende Kompo nente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einschließt, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, eine Insel-See-Struktur, in welcher Domänen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, umfasst, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, und wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinität-bereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäuredenaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt, das Kneten der Schmelze unter Scherströmung, und das Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form, sowie
einen Formgegenstand, hergestellt durch: Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente eines Glasfaserfüllstoff-verstärkten Harzmaterials mit langen Glasfasern zum Formen, wobei das Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterial mit langen Glasfasern eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern beinhaltet, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, eine Insel-See-Struktur, in welcher Domänen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, umfasst, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, wobei die Grundmischung die Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einer Insel-See-Struktur, in welcher Domänen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate der Grundmischung von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, und wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinitätbereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäure-denaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt, Kneten der Schmelze unter Scherströmung, und Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form, wobei eine Biegefestigkeit davon mindestens 170 MPa beträgt und ein Izod-Kerbschlagfestigkeitswert mindestens 28 kJ/m² beträgt.
Gemäß dem Harzmaterial ist die MFR der Harzmatrix der Grundmischung größer als das Sechsfache der MFR des Verdünnungsharzes und folglich besteht ein großer Unterschied bei der Viskosität zwischen diesen. Ferner ist die Viskosität der Harzmatrix der Grundmischung niedriger als die Viskosität des Verdünnungsharzes und folglich weist die Harzmatrix der Grundmischung eine höhere Benetzbarkeit bezüglich des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern als das Verdünnungsharz auf. Demgemäß wird z.B. dann, wenn das Harzmaterial in einem Zylinder einer Spritzpresse erhitzt und geknetet wird, ein Zustand aufrechterhalten, bei dem der Glasfaserfüllstoff mit der Harzmatrix bedeckt ist, so dass ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern effektiv unterdrückt werden kann. Die MFR der Harzmatrix beträgt 120 g/10 min bis 300 g/10 min. Daher wird z.B. die Gesamtschmelzviskosität des Harzmaterials in dem Zylinder der Spritzpresse niedrig, so dass der Unterschied bei der Viskosität zwischen einer Festphase und einer Schmelzphase der Harzmatrix gering wird. Folglich kann ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Festphase und der Schmelzphase effektiv unterdrückt werden. Ferner ist das Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer hergestellt. Als Ergebnis bildet es eine Insel-See-Struktur, bei der Domänen von Polyethylenkomponenten in der PP-Komponente gebildet sind, und daher kann die Energie eines ausgeübten Stoßes an dem Grenzabschnitt zwischen der PP-Komponente und der Polyethylenkomponente absorbiert werden. Demgemäß kann ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit erhalten werden.
Gemäß dem Harzmaterial weist die PP-Komponente der Harzmatrix einen Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % oder mehr auf. Mit anderen Worten: Der größte Teil der Methyl gruppen der PP-Komponente weist entlang der Polymerkette die gleiche Konfiguration auf und daher sind die PP-Komponenten so nahe beieinander wie möglich angeordnet, so dass die Kristallinität beim Verfestigen hoch ist. Ferner trägt das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, das eine niedrigere MFR aufweist als die Harzmatrix, zu einer Erhöhung der Festigkeit der Harzkomponente bei. Demgemäß kann ein Formgegenstand mit einer hohen Biegefestigkeit erhalten werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial ist die MFR der Harzmatrix größer als das Sechsfache der MFR des Verdünnungsharzes und folglich besteht ein großer Unterschied bei der Viskosität zwischen diesen, so dass der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern beim Formen mit der Harzmatrix bedeckt wird und eine übermäßige Dispersion unterdrückt werden kann. Als Ergebnis liegt der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern kaum an der Oberfläche des Formgegenstands frei. Da darüber hinaus die Harzmatrix eine niedrigere Viskosität und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als das Verdünnungsharz, strömt die Harzmatrix, während sie eine Harzmatrixschicht in einer Strömungsweginnenwand bildet. Wenn daher das Harzmaterial in einen Formwerkzeughohlraum eingefüllt wird, wird die Harzmatrixschicht in der Innenwand des Formwerkzeughohlraums gebildet und in dem Formgegenstand kann eine dicke Hautschicht gebildet werden, die aus der Harzmatrix gebildet ist. Demgemäß kann ein Formgegenstand erhalten werden, dessen Glasfaserfüllstoffe mit langen Glasfasern kaum freiliegen, wodurch dieser eine signifikant gute visuelle Gestaltung aufweist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial weist die Schmelze, die zum Schmelzen des Materials erhitzt wird, eine hohe Fließfähigkeit auf, und ein Formgegenstand mit dünnen Abschnitten kann bei einem niedrigen Druck im Formwerkzeug erhalten werden. Als Ergebnis weist der gebildete Formgegenstand, der dünne Abschnitte aufweist, eine geringere innere Spannung auf. Demgemäß kann eine Verformung, wie z.B. ein Verziehen, des Formgegenstands unterdrückt werden. Wenn der Formgegenstand durch Spritzgießen, Spritzprägen oder dergleichen geformt wird, kann ferner der Zuhaltedruck des Formwerkzeugs, die jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen ist, niedrig gemacht werden, so dass die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden kann, zunimmt. Als Ergebnis kann die Produktivität des Formgegenstands erhöht werden. Da ein Formgegenstand mit dünnen Abschnitten erhalten werden kann, kann darüber hinaus eine Verminderung des verbrauchten Harzmaterials und dadurch eine Kostensenkung und eine Gewichtsverminderung des Formgegenstands erreicht werden.
Hier ist der Pentad-Isotaktizitätsindex ein Index für die Taktizität eines Polymers. PP weist eine Methylgruppe pro Monomereinheit auf, so dass Stereoisomere gebildet werden können. Wenn die Konfiguration der Methylgruppen entlang der Polymerkette statistisch ist, wird das Polymer als „ataktisch" bezeichnet. Wenn die Konfiguration alternierend ist, wird das Polymer als „syndiotaktisch" bezeichnet. Wenn die Konfiguration identisch ist, wird das Polymer als „isotaktisch" bezeichnet. Ferner wird bezüglich zwei aufeinander folgender Monomereinheiten von PP, d.h. einer Diade, wenn die Konfiguration dieser Methylgruppen gleich ist, dieses als „meso (m)" bezeichnet. Wenn die Konfigurationen unterschiedlich sind, wird dies als „racemisch (r)" bezeichnet. Der Pentad-Isotaktizitätsindex ist ein Verhältnis in dem Fall, bei dem in willkürlichen 5 aufeinander folgenden Monomereinheiten, d.h. einer Pentade, die Konfiguration aller Methylgruppen der Pentade gleich ist (4 aufeinander folgende Mesos sind angeordnet (mmmm)), und dies wird auch als „mmmm-Index" bezeichnet. Daher sind in PP mit einem hohen Pentad-Isotaktizitätsindex bei der Verfestigung die Moleküle regelmäßig orientiert, so dass dessen Kristallinität hoch wird. Folglich wird die Biegefestigkeit des Formgegenstands hoch. Die Konfiguration der Methylgruppen in einer Pentade kann durch die Resonanzbereiche eines hochaufgelösten ¹³C-NMR-Spektrums bezüglich des Typs aufgelöst werden, zu dem die Konfiguration gehört, und deren Intensität quantifiziert das Verhältnis. Der Pentad-Isotaktizitätsindex kann durch die folgende Gleichung erhalten werden.
Gleichung 1
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial beträgt der Pentad-Isotaktizitätsindex der PP-Komponente 95 % oder mehr. Wenn der Pentad-Isotaktizitätsindex unter 95 % liegt, kann ein Formgegenstand mit einer hohen Biegefestigkeit nicht erhalten werden.
Die MFR ist ein Index der Schmelzviskosität eines Polymers und entspricht der Anzahl der Gramm einer Menge des Polymers, die pro 10 min einer Zylinderextrusionsströmung gemäß JIS K7210 (ASTM D1238) ausgetragen wird. Bezüglich der Bedingungen der Zylinderextrusion können die Testtemperatur und die Testbelastung abhängig von der Art des Polymers ausgewählt werden. In der vorliegenden Erfindung wird die MFR bei den Bedingungen einer Testtemperatur von 230°C und einer Testbelastung von 21,18 N gemessen. In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial beträgt die MFR der Harzmatrix der Grundmischung 120 g/10 min bis 300 g/10 min. Wenn die MFR unter 100 g/10 min liegt, wird die Schmelzviskosität der Harzmatrix hoch, so dass ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern nicht unterdrückt werden kann und folglich ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit nicht erhalten werden kann. Wenn andererseits die MFR höher als 500 g/10 min ist, wird es schwierig, eine Harzmatrix mit einer schmalen Molekulargewichtsverteilung zu erhalten, bei der das Molekulargewicht einheitlich ist, so dass die Qualität der Harzmatrix stark variiert. Um den Effekt zu erhalten, dass ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit und einer hohen Biegefestigkeit und auch einer signifikant guten visuellen Gestaltung durch Formen bei einem niedrigen Druck in einem Formwerkzeug ohne große Variation von dessen Qualität erhalten werden kann, beträgt die MFR mehr als 120 g/10 min und weniger als 300 g/10 min.
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial ist die MFR der Harzmatrix der Grundmischung größer als das Sechsfache der MFR des Verdünnungsharzes. Wenn sie kleiner als das Sechsfache ist, kann beim Erwärmen zum Schmelzen des Harzmaterials eine Fließfähigkeit des Harzmaterials, die niedrig genug ist, um einen Formgegenstand mit dünnen Abschnitten bei einem niedrigen Druck in einem Formwerkzeug zu formen, nicht erhalten werden.
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial ist der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in einem Anteil von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten. Wenn der Anteil unter 30 Masse-% liegt, kann ein Formgegenstand mit einem hohen Biegemodul nicht erhalten werden. Wenn der Anteil andererseits höher als 50 Masse-% ist, ist der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern hoch, so dass ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit und einem hohen Biegemodul erhalten werden kann. Die Fließfähigkeit des Harzmaterials beim Schmelzen ist jedoch gering und daher wird die Funktion der vorliegenden Erfindung, das Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern unter Verwendung einer Harzmatrix mit einer niedrigen Viskosität zu unterdrücken, nicht richtig erreicht. Folglich kann die Dauerbeständigkeit des Formgegenstands oder dergleichen schlecht sein. Insbesondere in einem Fall, bei dem das Harzmaterial durch einen hohen Druck in ein Formwerkzeug gedrückt wird, um einen großen Formgegenstand zu formen, ist es sehr wahrscheinlich, dass der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in der Spritzpresse oder in dem Formwerkzeug gebrochen wird. Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit und einem hohen Biegemodul realisiert werden kann, wenn der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern im Bereich von 30 bis 50 Masse-% liegt.
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial ist die Harzmatrix Homo-PP.
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial beträgt die MFR des Verdünnungsharzes mehr als 21,3 g/10 min und weniger als 44,0 g/10 min. Wenn die MFR des Verdünnungsharzes in diesem Bereich liegt, kann ein Formgegenstand, der bei einem niedrigen Druck geformt worden ist, mit sehr guten physikalischen Eigenschaften einer Biegefestigkeit von 170 MPa oder mehr und einer Izod-Kerbschlagfestigkeit von 28 kJ/m² oder mehr erhalten werden. Insbesondere wird dann, wenn die MFR des Verdünnungsharzes kleiner als 21,3 g/10 min ist, wie es in nachstehenden experimentellen Beispielen gezeigt ist, ein hoher Izod-Kerbschlagfestigkeitswert nicht erreicht. Wenn andererseits die MFR des Verdünnungsharzes größer als 44,0 g/10 min ist, kann eine hohe Biegefestigkeit nicht erhalten werden. Dabei ist der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert ein Wert, der durch Dividieren der absorbierten Energie, die zum Brechen eines Prüfkörpers in dem Izod-Kerbschlagfestigkeitstestverfahren gemäß JIS K7110 (ISO 180) erforderlich ist, durch die ursprüngliche Querschnittsfläche des Kerbabschnitts des Prüfkörpers erhalten wird, und dabei handelt es sich um einen Index der Schlagfestigkeit.
Die Form des Verbundwerkstoffs der Grundmischung des erfindungsgemäßen Harzmaterials ist nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Es handelt sich jedoch vorzugsweise um ein 10 bis 12 mm stabförmiges Pellet und vorzugsweise ist der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in der Längsrichtung des stabförmigen Pellets ausgerichtet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dadurch eine Uneinheitlichkeit des Gehalts des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern des Formgegenstands beseitigt werden kann und eine ausreichende Schlagfestigkeit effektiv sichergestellt werden kann. Insbesondere wenn die Länge des Pellets weniger als 10 mm beträgt, ist der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, der in dem Formgegenstand erhalten ist, kurz, so dass eine ausreichende Schlagfestigkeit nicht erhalten werden kann. Wenn die Länge des Pellets andererseits mehr als 12 mm beträgt, findet in dem Trichter, wobei es sich um einen Einlass handelt, durch den das Material der Spritzpresse zugeführt wird, eine Klassierung oder eine Brückenbildung statt. Als Ergebnis ist der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern in dem Formgegenstand nicht einheitlich. Ein solches stabförmiges Pellet kann mit einem so genannten Ziehverfahren erzeugt werden, welches das Eintauchen von Glasfaserbündeln in ein Bad, in dem die Harzmatrix und dergleichen geschmolzen vorliegen, um die Glasfasern mit der Schmelze zu imprägnieren, Verfestigen der mit der Schmelze imprägnierten Glasfasern und Schneiden der Glasfasern in Längsrichtung umfasst.
In dem erfindungsgemäßen Harzmaterial umfasst die Grundmischung eine Affinitätbereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und die Affinität-bereitstellende Komponente ist ein säuredenaturiertes PP mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit einem Haftvermittler reagiert, mit dem die Oberfläche des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern behandelt ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass der säuredenaturierte Abschnitt chemisch an den Haftvermittler auf der Oberfläche des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern gebunden wird und dass der PP-Abschnitt in der PP-Komponente der Harzmatrix verteilt wird, so dass zwischen dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und der Harzmatrix eine starke Bindung gebildet wird. Zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern wird auch eine hohe Affinität bereitgestellt. Darüber hinaus ist die Schmelzviskosität der Harzmatrix gering (das Molekulargewicht ist niedrig) und daher wird der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern ausreichend mit der Harzmatrix imprägniert, so dass die Dispergierbarkeit des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern in der Harzmatrix gut ist. Dabei umfasst das säuredenaturierte PP ein PP, das mit Maleinsäureanhydrid oder mit Acrylsäure denaturiert ist. Es wird ein säuredenaturiertes PP verwendet, das mindestens eines umfasst, das aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem PP und Acrylsäure-denaturiertem PP als Bestandteil ausgewählt ist.
Ein Verfahren zum Formen eines erfindungsgemäßen Formgegenstands umfasst das Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente des Harzmaterials, das Kneten der Schmelze unter Scherströmung und das Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form. Das erfindungsgemäße Harzmaterial weist eine signifikant vorteilhafte Funktion und einen signifikant vorteilhaften Effekt in einem Formverfahren auf, das bei dem Harzmaterial eine starke Hysterese bewirkt, wie z.B. Spritzgießen, Spritzprägen, Extrusionspressformen und dergleichen, einschließlich des Verfahrens des Erwärmens zum Schmelzen der Harzkomponente in einem Zylinder und des Knetens der Schmelze unter Scherströmung.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen eines Formgegenstands kann die geknetete Schmelze in ein Formwerkzeug gespritzt werden, wodurch die Schmelze in der vorgegebenen Form bei einem Druck im Formwerkzeug von höchstens 14,7 MPa geformt wird. Folglich kann der Zuhaltedruck des Formwerkzeugs, der jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen ist, niedrig gemacht werden, und daher nimmt die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden kann, zu. Als Ergebnis kann die Produktivität des Formgegenstands gesteigert werden.
In erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen eines Formgegenstands kann ein anfänglicher Formwerkzeug- bzw. Gießformabstand bzw. -zwischenraum auf höchstens 6,7 mm durch Spritzprägen eingestellt werden, wodurch der Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von höchstens 2 mm geformt wird. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Harzmaterials und durch Einstellen eines anfänglichen Formwerkzeugzwischenraums von höchstens 6,7 mm durch Spritzprägen kann ein Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von höchstens 2 mm bereitgestellt werden, der durch das Spritzprägen mit den Ansätzen des Standes der Technik nicht erhalten werden konnte. Da darüber hinaus ein solcher dünner Formgegenstand erhalten werden kann, können eine Verminderung der verbrauchten Harzmaterialien und dadurch eine Kostensenkung und eine Gewichtsverminderung des Formgegenstands erreicht werden. Das Einstellen des anfänglichen Formwerkzeugzwischenraums vorzugsweise auf höchstens 1 mm und mehr bevorzugt auf höchstens 0,7 mm kann einen Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von höchstens 2 mm bereitstellen, der stabil erhalten wird.
Ein erfindungsgemäßer Formgegenstand wird durch Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente eines Glasfaserfüllstoff-verstärkten Harzmaterials mit langen Glasfasern zum Formen, das einen Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix, die eine PP-Komponente enthält, und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern umfasst und in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse vorliegt, Kneten der Schmelze unter Scherströmung und Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form erzeugt. Dabei beträgt eine maximale Projektionsfläche bzw. Pressfläche des Formgegenstands mindestens 1000 cm² und die minimale Dicke des Formgegenstands beträgt höchstens 2 mm. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Harzmaterials kann ein großer Formgegenstand erhalten werden, dessen maximale Projektionsfläche mindestens 1000 cm² beträgt und dessen dünne Abschnitte eine minimale Dicke von höchstens 2 mm aufweisen. Ein solcher Formgegenstand konnte durch Spritzgießen, Spritzprägen oder dergleichen durch die Ansätze des Standes der Technik nicht erhalten werden.
Ferner wird ein erfindungsgemäßer Formgegenstand durch Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente des erfindungsgemäßen Harzmaterials, Kneten der Schmelze unter Scherströmung und Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form erhalten, wobei die Biegefestigkeit des Formgegenstands mindestens 170 MPa und der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert des Formgegenstands mindestens 28 kJ/m² beträgt. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Harzmaterials kann auch ein Formgegenstand erhalten werden, der eine Biegefestigkeit von mindestens 170 MPa und einen Izod-Kerbschlagfestigkeitswert von mindestens 28 kJ/m² aufweist.
Beispiele für die erfindungsgemäßen Formgegenstände umfassen unter anderem ein Deckmodul bzw. Umhüllungsmodul, ein Türmodul, ein Heckklappenmodul, ein Stoßstangenmodul bzw. Dämpfermodul, ein Trittbrettglied bzw. Stufenelement und ein Instrumententafelstrukturelement für Fahrzeuge.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist ein Diagramm, das den Strömungszustand eines Harzmaterials veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Ethylen-Propylen-Blockcopolymers zeigt.
3A und 3B sind Ansichten, welche die Dispersionszustände langer Glasfasern in einer Harzmatrix eines Pellets zeigen.
4A bis 4C sind Ansichten, welche die Struktur eines Formwerkzeugs zum Formen zeigen.
5 ist eine Draufsicht auf ein Türmodul.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Deck- bzw. Umhüllungsmoduls.
7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der MFR eines Verdünnungsharzes und dem Izod-Kerbschlagfestigkeitswert eines Formgegenstands zeigt.
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der MFR eines Verdünnungsharzes und der Biegefestigkeit eines Formgegenstands zeigt.
9A und 9B sind Diagramme, welche die Zustände der Harzmatrix und des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern in einer Spritzgussmaschine zeigen.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Glasfaserfüllstoff-verstärktes PP-Harzmaterial mit langen Glasfasern
Ein Glasfaserfüllstoff-verstärktes PP-Harzmaterial mit langen Glasfasern der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Formen eines Formgegenstands durch Niederdruckformen, einschließlich Spritzgießen, Spritzprägen oder Extrusionspress formen, verwendet. Das Harzmaterial umfasst eine Grundmischung und ein Verdünnungsharz. Die Grundmischung ist aus einem Verbundwerkstoff in Pelletform ausgebildet, der eine Harzmatrix, einen Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und eine Affinität-bereitstellende Komponente umfasst, die eine Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern bereitstellt. Das Verdünnungsharz liegt in einer Pelletform vor und ist aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer hergestellt.
Das Matrixharz ist ein Homo-PP mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % oder mehr und einer MFR von 120 bis 300 g/10 min, die bei Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen wird.
Der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern ist ein nicht-Alkali-Glas, wie z.B. ein E-Glas, und dessen Oberfläche ist mit einem Haftvermittler, wie z.B. einem Aminosilan, behandelt.
Die Affinität-bereitstellende Komponente ist ein säuredenaturiertes PP, wie z.B. ein Maleinsäureanhydrid-denaturiertes PP oder ein Acrylsäure-denaturiertes PP, das eine funktionelle Gruppe aufweist, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, mit dem die Oberfläche des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern behandelt worden ist, und wird leicht in dem Homo-PP verteilt, bei dem es sich um die Harzmatrix handelt. In diesem Fall beträgt das Mischungsverhältnis des Homo-PP und des säuredenaturierten PP 5 bis 95 % für das Homo-PP und 95 bis 5 % für das säuredenaturierte PP.
Das Pellet der Grundmischung weist die Form eines Stabs mit einer Länge von 10 bis 12 mm auf und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern ist in der Längsrichtung des stabförmigen Pellets ausgerichtet. Eine solche Grundmischung in Pelletform kann mit einem so genannten Ziehverfahren erzeugt werden, das die Vorgänge des Eintauchens von Glasfaserbündeln in ein Bad, in dem Homo-PP und säuredenaturiertes PP geschmolzen vorliegen, um die Glasfasern mit der Schmelze zu imprägnieren, des Verfestigens der mit der Schmelze imprägnierten Glasfasern und des Schneidens der Glasfasern in der Längsrichtung umfasst.
Der Pentad-Isotaktizitätsindex der PP-Komponente des Ethylen-Propylen-Blockcopolymers, bei dem es sich um das Verdünnungsharz handelt, beträgt 95 % oder mehr und dessen MFR beträgt 21,3 bis 44,0 g/10 min. Das Verdünnungsharz wird mit der Grundmischung gemischt, so dass der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern 30 bis 50 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmasse, beträgt.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, beträgt die MFR des Homo-PP, bei dem es sich um die Harzmatrix der Grundmischung handelt, 120 bis 300 g/10 min. Andererseits beträgt die MFR des Ethylen-Propylen-Blockcopolymers, bei dem es sich um das Verdünnungsharz handelt, 21,3 bis 44,0 g/10 min. Der erstgenannte Wert ist größer als das Sechsfache des letztgenannten Werts. Folglich gibt es einen großen Unterschied bei der Viskosität zwischen dem Homo-PP der Harzmatrix und dem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer des Verdünnungsharzes, und das Homo-PP weist eine niedrigere Viskosität auf als das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer.
Das vorstehend beschriebene Harzmaterial weist die folgenden Vorteile auf. Da die MFR des PP der Harzmatrix der Grundmischung größer ist als das Sechsfache der MFR des Ethylen-Propylen-Blockcopolymers des Verdünnungsharzes, weisen das PP der Harzmatrix und das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer einen großen Unterschied bezüglich deren Viskosität auf. Da darüber hinaus das PP der Harzmatrix eine niedrigere Viskosität aufweist als das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, ist die Benetzbarkeit des PP der Harzmatrix bezüglich des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern höher. Demgemäß wird z.B. dann, wenn ein Harzmaterial in der Spritzpresse erwärmt und geknetet wird, wie es in der 1 gezeigt ist, ein Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern 9 mit einer Harzmatrix 10 bedeckt und behält diesen Zustand bei, so dass ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern effektiv unterdrückt werden kann. Da darüber hinaus die MFR der Harzmatrix 120 bis 300 g/10 min beträgt, ist die Gesamtschmelzviskosität des Harzmaterials, z.B. in dem Zylinder der Spritzpresse, niedrig. Daher wird die Viskositätsdifferenz zwischen der Festphase und der Schmelzphase des Matrixharzes klein, so dass ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern aufgrund deren Wechselwirkung effektiv unterdrückt werden kann. Da ferner das Verdünnungsharz ein Ethylen-Propylen-Blockcopolymer umfasst, bildet das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer eines Verdünnungsharzes 11 eine Insel-See-Struktur, bei der Domänen von Polyethylenkomponenten 11b in einer PP-Komponente 11a gebildet sind, wie es in der 2 gezeigt ist. Daher kann die Energie eines ausgeübten Stoßes an dem Grenzabschnitt zwischen der PP-Komponente 11a und der Polyethylenkomponente 11b absorbiert werden. Demgemäß kann ein Formgegenstand mit einer hohen Schlagfestigkeit erhalten werden.
In dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial weist das Homo-PP der Harzmatrix einen Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % oder mehr auf. Insbesondere weisen die meisten Methylgruppen entlang der Polymerkette die gleiche Konfiguration auf. Darüber hinaus weist die PP-Komponente des Ethylen-Propylen-Blockcopolymers des Verdünnungsharzes einen Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % oder mehr auf. Als Ergebnis sind PP-Moleküle und PP- Komponenten so nahe wie möglich beieinander angeordnet, so dass die Kristallinität im verfestigten Zustand hoch ist. Da ferner das Verdünnungsharz, das eine niedrigere MFR aufweist als die Harzmatrix, zu einer Zunahme der Festigkeit der Harzkomponente beiträgt, kann ein Formgegenstand mit einer hohen Biegefestigkeit erhalten werden.
In dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial ist die MFR des Homo-PP der Harzmatrix größer als das Sechsfache der MFR des Ethylen-Propylen-Blockcopolymers des Verdünnungsharzes und folglich weisen das Homo-PP und das Ethylen-Propylen-Blockcopolymer einen großen Unterschied zwischen ihrer Viskosität auf. Als Ergebnis ist der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern mit der Harzmatrix bedeckt und eine übermäßige Verteilung kann unterdrückt werden. Da darüber hinaus, wie es in der 1 gezeigt ist, die Harzmatrix 10 eine niedrigere Viskosität und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als das Verdünnungsharz 11, strömt die Harzmatrix 10, während eine Harzmatrixschicht 10a in einer Strömungsweginnenwand 12 gebildet wird. Wenn daher das Harzmaterial in einen Formwerkzeughohlraum gefüllt wird, wird die Harzmatrixschicht in der Formwerkzeughohlrauminnenwand gebildet und eine dicke Hautschicht, die aus der Harzmatrix hergestellt ist, kann in dem Formgegenstand gebildet werden. Demgemäß kann ein Formgegenstand erhalten werden, dessen Glasfaserfüllstoffe mit langen Glasfasern kaum freiliegen und der dadurch eine signifikant gute visuelle Gestaltung aufweist.
In dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial weist die Schmelze, die zum Schmelzen des Materials erwärmt wird, ein gutes Fließvermögen auf und ein Formgegenstand mit dünnen Abschnitten kann bei einem niedrigen Druck in einem Formwerkzeug erhalten werden. Als Ergebnis weist der gebildete Formkörper mit dünnen Abschnitten eine geringere innere Spannung auf und das Auftreten einer Verformung, wie z.B. eines Verziehens, des Formgegenstands kann unterdrückt werden. Wenn ferner der Formgegenstand mittels Spritzgießen, Spritzprägen oder dergleichen geformt wird, kann der Zuhaltedruck des Formwerkzeugs, der jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen ist, niedrig gemacht werden, so dass die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden können, zunimmt. Als Ergebnis kann die Produktivität des Formgegenstands erhöht werden.
Da in dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial die MFR des Verdünnungsharzes 21,4 bis 44,0 g/10 min beträgt, kann ein Formgegenstand, der bei einem niedrigen Druck geformt worden ist, mit sehr guten physikalischen Eigenschaften einer Biegefestigkeit von 170 MPa oder mehr und einem Izod-Kerbschlagfestigkeitswert von 28 kJ/m² oder mehr erhalten werden.
In dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial weist die Grundmischung eine stabförmige Pelletform mit einer Länge von 10 bis 12 mm auf und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern ist in der Längsrichtung des Stabs ausgerichtet, so dass der Gehalt des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern in dem erhaltenen Formgegenstand einheitlich ist und eine ausreichende Schlagfestigkeit ohne Versagen erhalten werden kann.
Da als Affinität-bereitstellende Komponente ein säuredenaturiertes PP, wie z.B. Maleinsäureanhydrid-denaturiertes PP oder Acrylsäure-denaturiertes PP, verwendet wird, wird in dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial der säuredenaturierte Abschnitt chemisch an den Haftvermittler auf der Oberfläche des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern gebunden und der PP-Abschnitt wird in dem Homo-PP der Harzmatrix verteilt. Als Ergebnis wird eine starke Bindung zwischen dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern und der Harzmatrix gebildet. Wenn ferner der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern bei der Herstellung der Grundmischung mit einem Ziehverfahren gemäß der 3A nicht ausreichend mit der Harzmatrix imprägniert ist, sind in einem erhaltenen Pellet 1a lange Glasfasern 3a nicht ausreichend in einer Harzmatrix 2a dispergiert. Durch die Verwendung des säuredenaturierten PP wird jedoch eine hohe Affinität zwischen der Harzmatrix und den Glasfasern bereitgestellt und auch da die Schmelzviskosität der Harzmatrix niedrig ist (das Molekulargewicht ist niedrig), werden die langen Glasfasern ausreichend mit der Harzmatrix imprägniert. Folglich ist, wie es in der 3B gezeigt ist, die Dispergierbarkeit langer Glasfasern 3b in einer Harzmatrix 2b des Pellets 1b gut.
Spritzprägemaschine und Formverfahren
Nachstehend wird ein Fall beschrieben, bei dem ein Formgegenstand mittels Spritzprägen unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Harzmaterials geformt wird. Selbstverständlich kann der Formgegenstand mittels Spritzgießen, Extrusionspressformen oder dergleichen geformt werden und auch eine Spritzgussmaschine, die eine Schnecke aufweist, deren Scherkraft vermindert ist, die nachstehend beschrieben wird, oder eine Spritzprägemaschine, die eine normale Schnecke aufweist, können verwendet werden.
In der zum Formen verwendeten Spritzprägemaschine sind die Teilung und die Gangrille eines Gangs, der in einer Schnecke bereitgestellt ist, größer als bei einer herkömmlichen Maschine, so dass die Scherkraft, die auf den Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern ausgeübt wird, an dem Gangabschnitt vermindert werden kann. Ferner ist der Weg für das Harzmaterial in einem Anti-Gegenstromventil größer als bei einer herkömmlichen Maschine.
Da in einer Schubplatte keine Keilnuten bereitgestellt sind, kann die Scherkraft vermindert werden, die auf den Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in dem Kopfabschnitt der Spritzprägemaschine ausgeübt wird. Die verbesserte Spritzprägemaschine mit diesen Merkmalen verhindert ein Brechen des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern des Harzmaterials.
Ferner ist in der Spritzprägemaschine gemäß den 4A bis 4C ein Formwerkzeug zum Formen 130 aus einem ersten Formwerkzeugteil 131 und einem zweiten Formwerkzeugteil 132, das dem ersten Formwerkzeugteil 131 gegenüber liegt, hergestellt. Das Metallformwerkzeug 130 ist so aufgebaut, dass die Außenoberfläche einer Vorwölbung 132a des zweiten Formwerkzeugteils 132, das in Richtung des ersten Formwerkzeugteils 131 vorragt, und die Innenoberfläche einer Ausnehmung 131a, die in dem ersten Formwerkzeugteil 131 ausgebildet ist, das dem zweiten Formwerkzeugteil 132 gegenüber liegt, beim stumpfen Kontaktieren einen geschlossenen Formwerkzeughohlraum bilden können. Ferner entspricht ein Zustand des Formwerkzeughohlraums, bei dem der erste und der zweite Formwerkzeugteil 131, 132 sich am stärksten annähern, wie es in der 4C gezeigt ist, der Form eines zu formenden Formgegenstands und ein Formwerkzeugzwischenraum, der diesen Zustand standardisiert, nämlich einen vorbestimmten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Formwerkzeugteil 131, 132, kann aufrechterhalten werden.
Das Formen eines Formgegenstands unter Verwendung einer solchen Spritzprägemaschine kann durch die folgenden Vorgänge durchgeführt werden.
Als erstes wird das vorstehend beschriebene Harzmaterial hergestellt.
Dann wird das hergestellte Harzmaterial über einen Trichter der Spritzprägemaschine zugeführt. Ferner wird gemäß der 4A ein anfänglicher Formwerkzeugzwischenraum des Formwerkzeugs zum Formen 130 auf 6,7 mm oder weniger (vorzugsweise auf 1,0 mm oder weniger) eingestellt.
Dann wird das Harzmaterial, das der Spritzprägemaschine zugeführt worden ist, in dem Zylinder erwärmt, so dass die Harzkomponente geschmolzen wird, und die Schnecke wird gedreht, so dass das Harzmaterial geknetet wird.
Dann wird das erwärmte und geknetete Harzmaterial in den Formwerkzeughohlraum in dem Formwerkzeug zum Formen 130 gespritzt.
Dann werden, wie es in der 4B gezeigt ist, das erste und das zweite Formwerkzeugteil 131, 132 auf einen Formwerkzeugzwischenraum von Null angenähert und dann wird das Formwerkzeug 130 bei einem vorbestimmten Zuhaltedruck zugehalten, so dass der Formwerkzeughohlraum so eingestellt wird, dass er der Form eines zu formenden Formgegenstands entspricht, wie es in der 4C gezeigt ist.
Dann wird das in das Formwerkzeug 130 gespritzte Harzmaterial für einen vorbestimmten Zeitraum belassen. An diesem Punkt beträgt der Druck im Formwerkzeug für das Harz, das auf das Metallformwerkzeug 130 drückt, 14,7 MPa oder weniger.
Schließlich wird das Formwerkzeug 130 geöffnet und ein Formgegenstand wird daraus entnommen.
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Formen eines Formgegenstands wird auf das Harzmaterial durch Erwärmen zum Schmelzen einer Harzkomponente des Harzmaterials, Kneten der Schmelze unter Scherströmung und Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form eine starke Hysterese ausgeübt. Demgemäß können die Funktionen und Effekte durch das vorstehend beschriebene Harzmaterial besonders gut erreicht werden und insbesondere ist es zum Erhalten eines großen Formgegenstands in einer Plattenform mit einer maximalen Projektionsfläche von 1000 cm² oder mehr und einer minimalen Dicke von 2 mm oder weniger bevorzugt.
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Formen eines Formgegenstands kann der Zuhaltedruck, der jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen wird, niedrig gemacht werden, da der Druck in dem Formwerkzeug beim Formen 14,7 MPa oder weniger beträgt. Demgemäß nimmt die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden können, zu, so dass die Produktivität des Formgegenstands erhöht werden kann.
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Formen eines Formgegenstands kann selbst ein Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von 2 mm oder weniger erhalten werden, da der anfängliche Formwerkzeugzwischenraum auf 6,7 mm oder weniger (vorzugsweise 1,0 mm oder weniger) eingestellt wird. Dieser Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von 2 mm oder weniger konnte nicht durch Spritzprägen durch Ansätze des Standes der Technik erhalten werden. Da darüber hinaus ein Formgegenstand mit solchen dünnen Abschnitten mit einer minimalen Dicke von 2 mm oder weniger erhalten werden kann, können eine Verminderung der verbrauchten Harzmaterialien und dadurch eine Kostensenkung sowie eine Gewichtsverminderung des Formgegenstands erreicht werden.
Formgegenstand
Die 5 zeigt ein Türmodul 5 als Formgegenstand, der aus dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Spritzprägemaschine hergestellt worden ist. Das Türmodul 5 weist eine maximale Projektionsfläche von 1000 cm² oder mehr und eine minimale Dicke von 2 mm oder weniger auf und dessen Biegefestigkeit beträgt 170 MPa oder mehr und dessen Izod-Kerbschlagfestigkeitswert beträgt 28 kJ/cm² oder mehr. Ferner liegen dessen Glasfaserfüllstoffe mit langen Glasfasern kaum frei und es weist folglich eine signifikant gute visuelle Gestaltung auf. Das Türmodul 5 mit solchen Eigenschaften konnte als Formgegenstand durch Spritzprägen durch Ansätze des Standes der Technik nicht erhalten werden.
Die 6 zeigt ein Deck- bzw. Umhüllungsmodul 6, das aus dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Spritzgußmaschine hergestellt worden ist, bei der die gleichen Maßnahmen zur Unterdrückung des Brechens von Glasfaserfüllstoffen mit langen Glasfasern wie bei der vorstehend beschriebenen Spritzprägemaschine vorgenommen worden sind. Das Deck- bzw. Umhüllungsmodul 6 ist eine integral geformte Einheit, die ein oberes Element des Deck- bzw. Umhüllungsmoduls, ein Seitenelement des Deck- bzw. Umhüllungsmoduls, eine Scheinwerferbasis, eine Kühler- und Kondensatorbasis, eine Kühlerventilatormotorbasis, eine Motorhaubenverriegelungsbasis oder dergleichen umfasst. Das Deck- bzw. Umhüllungsmodul, das herkömmlich aus 23 Teilen aufgebaut ist, kann als integrale Einheit durch Spritzgießen erhalten werden, so dass die Anzahl der Teile, die Kosten oder dergleichen vermindert werden können. Das Deck- bzw. Umhüllungsmodul weist das gleiche Qualitätsniveau auf wie das vorstehend beschriebene Türmodul.
Andere Ausführungsformen
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden das Türmodul und das Deck- bzw. Umhüllungsmodul für Fahrzeuge als Formgegenstand geformt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein Heckklappenmodul, ein Stoßstangenmodul bzw. Dämpfermodul, ein Trittbrettglied bzw. Stufenelement und ein Instrumententafelstrukturelement oder dergleichen kann als Formgegenstand geformt werden.
Experiment 1
Testbewertungsproben
Die Harzmaterialien der folgenden Beispiele wurden als Testbewertungsproben hergestellt. Die Tabelle 1 zeigt den Aufbau der Beispiele.
Beispiel 1 (Referenzbeispiel)
Glasfaserbündel wurden in eine Schmelze einer Harzmatrix eingetaucht, die ein Homo-PP mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von 98 % und einer MFR von 24 g/10 min und ein Acrylsäure-denaturiertes PP umfasste. Danach wurden die mit der Schmelze imprägnierten Glasfasern verfestigt und dann in der Längsrichtung zu einer durchschnittlichen Länge von 10 mm geschnitten, um eine Grundmischung in Pelletform herzustellen. Diese Grundmischung war aus 50,1 Masse-% des Homo-PP, 1,9 Masse-% des Acrylsäure-denaturierten PP und 48 Masse-% des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern aufgebaut.
Bezüglich 100 Massenteilen der Grundmischung wurden 20 Massenteile eines Ethylen-Propylen-Blockcopolymers, das eine PP-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von 95 % und einer MFR von 10 g/10 min umfasste, in einer Pelletform als Verdünnungsharz zugemischt. Das so zusammengesetzte Harzmaterial wurde als Beispiel 1 bezeichnet (83,3 Masse-% der Grundmischung, 16,7 Masse-% des Verdünnungsharzes). Im Beispiel 1 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 2,4 (A/B = 2,4). Der Masseprozentanteil des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern bezogen auf die Gesamtmasse betrug aufgrund der Verdünnung 40 %.
Beispiel 2 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 2 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 40 g/10 min verwendet. Im Beispiel 2 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 4,0 (A/B = 4,0).
Beispiel 3 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 3 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 60 g/10 min verwen det. Im Beispiel 3 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 6,0 (A/B = 6,0).
Beispiel 4 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 4 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 100 g/10 min verwendet. Im Beispiel 4 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 10,0 (A/B = 10,0).
Beispiel 5 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 5 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 120 g/10 min verwendet. Im Beispiel 5 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 12,0 (A/B = 12,0).
Beispiel 6 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 6 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 300 g/10 min verwendet. Im Beispiel 6 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 30,0 (A/B = 30,0).
Beispiel 7 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 7 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 500 g/10 min verwendet. Im Beispiel 7 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 50,0 (A/B = 50,0).
Beispiel 8 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 8 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 72 g/10 min und ein Verdünnungsharz mit einer MFR von 30 g/10 min verwendet. Im Beispiel 8 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 2,4 (A/B = 2,4).
Beispiel 9 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 9 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 120 g/10 min verwendet. Im Beispiel 9 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 4,0 (A/B = 4,0).
Beispiel 10
Das Harzmaterial von Beispiel 10 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 180 g/10 min verwendet. Im Beispiel 10 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 6,0 (A/B = 6,0).
Beispiel 11
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 300 g/10 min verwendet. Im Beispiel 11 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 10,0 (A/B = 10,0).
Beispiel 12 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 12 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 8 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 500 g/10 min verwendet. Im Beispiel 12 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 16,7 (A/B = 16,7).
Beispiel 13 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 13 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 120 g/10 min und ein Verdünnungsharz mit einer MFR von 50 g/10 min verwendet. Im Beispiel 13 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 2,4 (A/B = 2,4).
Beispiel 14 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 14 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 200 g/10 min verwendet. Im Beispiel 14 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 4,0 (A/B = 4,0).
Beispiel 15 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 15 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 300 g/10 min verwendet. Im Beispiel 15 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 6,0 (A/B = 6,0).
Beispiel 16 (Referenzbeispiel)
Das Harzmaterial von Beispiel 16 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 13 hergestellt, jedoch wurde eine Harzmatrix der Grundmischung mit einer MFR von 500 g/10 min verwendet. Im Beispiel 16 betrug das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 10,0 (A/B = 10,0).
Tabelle 1
Testbewertungsverfahren
Biegefestigkeit
Ein plattenartiger Prüfkörper wurde mit dem Harzmaterial von jedem Beispiel spritzgegossen. Dann wurde ein Biegetest mit diesen Prüfkörpern gemäß JIS K7171 (ISO 178) durchgeführt und die Biegefestigkeit wurde gemessen.
Izod-Kerbschlagfestigkeitswert
Ein stabförmiger Körper mit einer Länge von 64,0 mm und einem rechteckigen Querschnitt von 10 mm Länge für eine Seite und 4 mm Länge für die andere Seite wurde mit dem Harzmaterial jedes Beispiels spritzgegossen. Dann wurde bei jedem stabförmigen Körper eine Kerbe bereitgestellt und ein Prüfkörper nach JIS K7110 - ISO 180/1 A wurde gemäß dem Izod-Kerbschlagfestigkeitsverfahren gemäß JIS K7110 (ISO 180) hergestellt. In diesem Fall wurde die Breite, usw., des Kerbabschnitts jedes Prüfkörpers gemessen. Dann wurde ein Izod-Kerbschlagfestigkeitstest gemäß dem JIS-Standard mit den Prüfkörpern durchgeführt.
Dann wurde die absorbierte Energie (E), die zum Brechen des Prüfkörpers erforderlich war, aus dem Moment (WR) des Umfangs der Drehachse eines Hammers, dem Fallwinkel (α), wenn der Hammer angehoben wird, dem Winkel (β), wenn der Hammer nach dem Brechen des Prüfkörpers angehoben wird, und dem Energieverlust (L) bei dem Kerbschlagfestigkeitstest auf der Basis der folgenden Gleichung berechnet:
Gleichung 2

E = WR(cosα-cosβ)-L

Ferner wurde der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert (a_kl) aus der absorbierten Energie (E), der Breite (b) des Kerbabschnitts des Prüfkörpers, der Dicke (t) um den Kerbabschnitt des Prüfkörpers und der Tiefe (d) der Kerbe des Prüfkörpers auf der Basis der folgenden Gleichung erhalten:
Gleichung 3
Stabströmungstest
Der Stabströmungstest wurde bezüglich jedes der Beispiele 13, 9, 15 und 11 bezüglich der Beispiele mit einem Verhältnis der MFR (des Matrixharzes) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B von 2,4, 4,0, 6,0 und 10,0 (A/B = 2,4, 4,0, 6,0 und 10,0) durchgeführt.
Ein Stabströmungsformwerkzeug mit einer Breite von 25 mm, einer Länge von 1500 mm und einem Direktangussdurchmesser von 8 mm wurde in einer Spritzpresse (NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL CO., LTD., 160t Spritzpresse) installiert. Dann wurde die Zylindertemperatur auf 250°C eingestellt, die Formwerkzeugtemperatur wurde auf 60°C eingestellt und das Harzmaterial wurde von einem Trichter dem Zylinder zugeführt und geschmolzen. Das geschmolzene Harzmaterial wurde bei einer Spritzgeschwindigkeit von 15 mm/s in das Formwerkzeug gespritzt und dann wurde die Strömungslänge gemessen. Bezüglich des Beispiels 13 wurde die Testbewertung im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 2,0 mm, 2,2 mm und 2,5 mm bei einem Spritzdruck von 30 MPa, 60 MPa bzw. 90 MPa durchgeführt. Bezüglich des Beispiels 9 wurde die Testbewertung im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 1,5 mm, 2,0 mm, 2,2 mm und 2,5 mm bei einem Spritzdruck von 30 MPa, 60 MPa bzw. 90 MPa durchgeführt und die Testbewertung wurde auch im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 4,0 mm bei einem Spritzdruck von 15 MPa, 30 MPa, 45 MPa bzw. 60 MPa durchgeführt. Bezüglich des Beispiels 15 wurde die Testbewertung im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 1,5 mm, 2,0 mm, 2,2 mm und 2,5 mm bei einem Spritzdruck von 30 MPa, 60 MPa bzw. 90 MPa durchgeführt und die Testbewertung wurde auch im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 4,0 mm bei einem Spritzdruck von 15 MPa, 30 MPa bzw. 45 MPa durchgeführt. Bezüglich des Beispiels 11 wurde die Testbewertung im Hinblick auf Harzmaterialien mit einer Dicke von 1,5 mm, 2,0 mm, 2,2 mm und 2,5 mm bei einem Spritzdruck von 30 MPa, 60 MPa bzw. 90 MPa durchgeführt.
Testbewertungsergebnisse
Die Tabelle 1 zeigt die Testbewertungsergebnisse des Izod-Kerbschlagfestigkeitswerts und der Biegefestigkeit. Ferner zeigen die Tabelle 2 und die 7 die Beziehung der MFR und des Izod-Kerbschlagfestigkeitswerts des Verdünnungsharzes für jede MFR (der Harzmatrix) A/MFR (des Verdünnungsharzes) B von den Testergebnissen. Darüber hinaus zeigen die Tabelle 3 und die 8 die Beziehung der MFR und der Biegefestigkeit des Verdünnungsharzes für jede MFR (der Harzmatrix) A/MFR (des Verdünnungsharzes) B von den Testergebnissen.
Tabelle 2
Tabelle 3
Gemäß der Tabelle 1 ist ersichtlich, dass, obwohl der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert von Beispiel 1 höher war als derjenige der Beispiele 2 bis 6, der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert als Ganzes umso höher ist, je höher die MFR der Harzmatrix ist, solange das Verdünnungsharz die gleiche MFR aufweist. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass der Effekt der Unterdrückung des Brechens des Glasfaserfüllstoffs der Harzmatrix durch Beschichten umso größer ist, je niedriger die Schmelzviskosität der Harzmatrix ist. Entsprechend ist ersichtlich, dass der Izod-Kerbschlagfestigkeitswert des Verdünnungsharzes umso höher ist, je höher die MFR des Verdünnungsharzes ist, so lange die Harzmatrix die gleiche MFR aufweist. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass die Schmelzviskosität des Harzmaterials als Ganzes umso niedriger ist, je niedriger die Schmelzviskosität des Verdünnungsharzes ist, so dass der Unterschied bei der Viskosität zwischen der Festphase und der Schmelzphase in dem Formteil gering wird und dadurch der Effekt der Unterdrückung eines Brechens des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern durch ihre Wechselwirkung zunimmt.
Obwohl dies in den Beispielen 1 bis 7, die eine MFR des Verdünnungsharzes von 10 g/10 min aufweisen, nicht klar war, ist ferner ersichtlich, dass die Biegefestigkeit als Ganzes umso niedriger ist, je höher die MFR der Harzmatrix ist, so lange das Verdünnungsharz die gleiche MFR aufweist. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass sich die Sprödigkeit der Harzmatrix umso stärker auf die Biegefestigkeit auswirkt, je niedriger das Molekulargewicht der Harzmatrix ist. Entsprechend ist ersichtlich, dass die Biegefestigkeit umso niedriger ist, je höher die MFR des Verdünnungsharzes ist, so lange die Harzmatrix die gleiche MFR aufweist. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass sich die Sprödigkeit des Verdünnungsharzes umso stärker auf die Biegefestigkeit auswirkt, je niedriger das Molekulargewicht des Verdünnungsharzes ist.
Gemäß der Tabelle 2 und der 7 ist ersichtlich, dass der Effekt der Verbesserung des Izod-Kerbschlagfestigkeitswerts durch Erhöhen der MFR des Verdünnungsharzes umso größer ist, je größer das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B ist. Demgemäß kann davon ausgegangen werden, dass der Effekt der Unterdrückung eines Brechens des Glasfaserfüllstoffs mit langen Glasfasern der Harzmatrix durch Beschichten umso größer ist, je größer der Unterschied bei der Viskosität zwischen der Harzmatrix und dem Verdünnungsharz ist. Ferner kann dann, wenn das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 6,0 oder mehr beträgt, mindestens das Verdünnungsharz mit der MFR von 21,3 g/10 min oder mehr verwendet werden, um den Izod-Kerbschlagfestigkeitswert von 28 kJ/m² oder mehr zu erhalten.
Gemäß der Tabelle 3 und der 8 ist ersichtlich, dass die Abnahme der Biegefestigkeit durch Erhöhen der MFR des Verdünnungsharzes umso größer ist, je größer das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B ist. Demgemäß kann davon ausgegangen werden, dass der Einfluss auf die Sprödigkeit der Harzmatrix mit einem niedrigen Molekulargewicht umso größer ist, je größer der Unterschied bei dem Molekulargewicht zwischen dem Matrixharz und dem Verdünnungsharz ist. Ferner kann dann, wenn das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 10,0 oder weniger beträgt, mindestens das Verdünnungsharz mit der MFR von 44,0 g/10 min oder weniger verwendet werden, um die Biegefestigkeit von 170 MPa oder mehr zu erhalten.
Die Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse des Stabströmungstests Tabelle 4
Gemäß der Tabelle 4 ist bei einem Vergleich von Beispiel 13, bei dem das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 2,4 beträgt, mit dem Beispiel 9, bei dem das Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B 4,0 beträgt, ersichtlich, dass das Beispiel 13 eine höhere Fließfähigkeit aufweist als das Beispiel 9. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass der Einfluss der Fließfähigkeit auf das Verdünnungsharz groß ist, obwohl Unterschiede bei der Viskosität zwischen der Harzmatrix und dem Verdünnungsharz vorliegen. Wenn die Beispiele 9, 15 und 11, die ein Verhältnis der MFR (der Harzmatrix) A zu der MFR (des Verdünnungsharzes) B von 4,0 bis 10,0 aufweisen, verglichen werden, ist ersichtlich, dass die Fließfähigkeit umso höher ist, je größer die Unterschiede bei der Viskosität zwischen der Harzmatrix und dem Verdünnungsharz sind. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass große Unterschiede bei der Viskosität zwischen der Harzmatrix und dem Verdünnungsharz vorliegen und der Einfluss der Fließfähigkeit der Harzmatrix mit einer niedrigen Viskosität groß ist. Bei einem Vergleich von Beispiel 15 mit Beispiel 11 ist ersichtlich, dass das Beispiel 15 größere Werte der Strömungslänge aufweist. Dies scheint von dem Verdünnungsharz von Beispiel 15 beeinflusst zu sein, bei dem die MFR einen hohen Wert von 50 g/10 min aufweist.
Experiment 2
Testbewertungsproben
Die Harzmaterialien von Beispiel 9 (MFR (der Harzmatrix) A/MFR (des Verdünnungsharzes) B = 4,0: geringe Fließfähigkeit) und von Beispiel 11 (MFR (der Harzmatrix) A/MFR (des Verdünnungsharzes) B = 10,0: hohe Fließfähigkeit) von Experiment 1 wurden als Testbewertungsproben hergestellt.
Testbewertungsverfahren
Versuche des Spritzprägens eines dünnen plattenartigen Formgegenstands wurden mehrmals jeweils unter jeder der folgenden Bedingungen durchgeführt. An diesem Punkt wurde der Druck im Formwerkzeug gemessen und der Formzustand des gebildeten Formgegenstands wurde untersucht (ein Zustand der unvollständigen Füllung) und auch die Dicke eines Abschnitts mit der minimalen Dicke wurde gemessen. Die Tabelle 5 zeigt die Bedingungen des Spritzprägens für jeden Versuch.
Bedingung A: Versuche 1 bis 30
Das Harzmaterial von Beispiel 9 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 4,90 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 130 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 6,7 mm, eine Spritzdruckeinstellung von 80 % und eine Zylindertemperatur von 240°C. Dabei bezieht sich die Kolbenbewegungsdistanz auf die Menge des gespritzten Harzmaterials, die durch Multiplizieren der Kolbenbewegungsdistanz mit der Querschnittsfläche des Zylinders erhalten wird, und diese sollte deshalb ein Faktor zur Einstellung der Menge des gespritzten Harzmaterials sein. Ferner war die Spritzdruckeinstellung ein Prozentsatz des maximalen Spritzdrucks von 140 MPa und diente zur Einstellung des Spritzdrucks des Harzmaterials. Ferner diente die Zylindertemperatur zur Einstellung der Temperatur des Harzmaterials.
Bedingung B: Versuche 31 bis 35
Das Harzmaterial von Beispiel 9 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 4,90 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 6,7 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 80 % und eine Zylindertemperatur von 240°C.
Bedingung C: Versuche 36 bis 65
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 4,90 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 6,7 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 80 % und eine Zylindertemperatur von 240°C.
Bedingung D: Versuche 66 bis 67
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 2,94 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 6,7 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 80 % und eine Zylindertemperatur von 240°C.
Bedingung E: Versuche 68 bis 70
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 2,94 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 4,3 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 80 % und eine Zylindertemperatur von 240°C.
Bedingung F: Versuche 71 bis 73
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 2,94 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 4,3 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 99 % und eine Zylindertemperatur von 240°C.
Bedingung G: Versuche 74 bis 75
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 2,94 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 0,6 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 99 % und eine Zylindertemperatur von 250°C.
Bedingung H: Versuche 76 bis 85
Das Harzmaterial von Beispiel 11 wurde verwendet. Die folgenden Bedingungen des Spritzprägens wurden eingestellt: Ein Zuhaltedruck von 2,45 MN, eine Kolbenbewegungsdistanz von 120 mm, ein Formwerkzeugzwischenraum von 0,6 mm; eine Spritzdruckeinstellung von 99 % und eine Zylindertemperatur von 250°C.
Tabelle 5
Testbewertungsergebnisse
Die Testergebnisse bei jeder der Bedingungen werden nachstehend beschrieben und die Zusammenfassungen sind in der Tabelle 6 gezeigt.
Bedingung A: Versuche 1 bis 30
In allen Versuchen trat keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf. Der durchschnittliche Druck in dem Formwerkzeug, der beim Formen auftrat, betrug 24,6 MPa. Die durchschnittliche minimale Dicke des Formgegenstands betrug 2,07 mm.
Bedingung B: Versuche 31 bis 35
In fünf Versuchen trat bei zwei Versuchen keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands bei drei Versuchen auftrat. In dem Fall, bei dem keine unvollständige Füllung auftrat, betrug der durchschnittliche Druck in dem Formwerkzeug, der beim Formen auftrat, 23,7 MPa. Die durchschnittliche minimale Dicke des Formgegenstands wurde nicht gemessen.
Bedingung C: Versuche 36 bis 65
In allen Versuchen trat keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf. Der durchschnittliche Druck in dem Formwerkzeug, der beim Formen auftrat, betrug 22,2 MPa. Die durchschnittliche minimale Dicke des Formgegenstands betrug 1,82 mm.
Bedingung D: Versuche 66 bis 67
Eine unvollständige Füllung des Formgegenstands trat in beiden Versuchen auf. Der Druck in dem Formwerkzeug und die minimale Dicke des Formgegenstands wurden nicht gemessen.
Bedingung E: Versuche 68 bis 70
In drei Versuchen trat bei einem Versuch keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands bei zwei Versuchen auftrat. Der Druck in dem Formwerkzeug und die minimale Dicke des Formgegenstands wurden nicht gemessen.
Bedingung F: Versuche 71 bis 73
In drei Versuchen trat bei einem Versuch keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands bei zwei Versuchen auftrat. Der Druck in dem Formwerkzeug und die minimale Dicke des Formgegenstands wurden nicht gemessen.
Bedingung G: Versuche 74 bis 75
In allen Versuchen trat keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf. Der durchschnittliche Druck in dem Formwerkzeug, der beim Formen auftrat, betrug 15,5 MPa. Die durchschnittliche minimale Dicke des Formgegenstands betrug 1,82 mm.
Bedingung H: Versuche 76 bis 85
In allen Versuchen trat keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf. Der durchschnittliche Druck in dem Formwerkzeug, der beim Formen auftrat, betrug 14,3 MPa. Die durchschnittliche minimale Dicke des Formgegenstands betrug 1,82 mm.
Tabelle 6
Gemäß den vorstehenden Ergebnissen trat in allen Versuchen bei der Bedingung A keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen von den fünf Versuchen bei der Bedingung B eine unvollständige Füllung bei drei Versuchen auftrat, obwohl sich die Bedingung A und die Bedingung B nur bezüglich der Bedingung der Menge des gespritzten Harzmaterials unterschieden. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass bei der Bedingung B nicht genügend Harzmaterial zugeführt wurde, um das Harzmaterial in den gesamten Formwerkzeughohlraum zu füllen.
Die Bedingung B und die Bedingung C unterschieden sich voneinander bezüglich der Art des Harzmaterials, wobei bei der Bedingung B das Beispiel 9 mit niedriger Fließfähigkeit vorlag, wohingegen bei der Bedingung C das Beispiel 11 mit hoher Fließfähigkeit vorlag. Dabei fand bei manchen Versuchen bei der Bedingung B eine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen bei allen Versuchen bei der Bedingung C keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auftrat. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass das Harzmaterial von Beispiel 11 eine hohe Fließfähigkeit aufwies und daher wurde das Harzmaterial in den gesamten Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeugs gefüllt, und zwar selbst dann, wenn eine solche Menge des Harzmaterials zu einer unvollständigen Füllung des Formgegenstands in Beispiel 9 führte. Ferner wies der bei der Bedingung C gebildete Formgegenstand eine minimale Dicke von 2 mm oder weniger auf und dabei handelt es sich um einen Formgegenstand, der herkömmlich durch das Harzmaterial von Beispiel 9 unter der Bedingung A keinesfalls erhalten werden konnte.
Obwohl die Bedingung C und die Bedingung D lediglich bezüglich der Bedingung des Zuhaltedrucks verschieden waren, trat bei allen Versuchen bei der Bedingung C keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands in allen Versuchen bei der Bedingung D auftrat. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass die Fließfähigkeit des Harzmaterials durch das Zuhalten bei der Bedingung D, bei welcher der Zuhaltedruck niedrig war, gering war.
Obwohl die Bedingung D und die Bedingung E lediglich bezüglich der Bedingung des Formwerkzeugzwischenraums verschieden waren, trat bei allen Versuchen bei der Bedingung D eine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands in zwei Versuchen von den drei Versuchen bei der Bedingung E auftrat. Dies scheint zu bedeuten, dass ein Formgegenstand ohne unvollständige Füllung durch Vermindern des Formwerkzeugzwischenraums und dadurch Erhöhen der Fließfähigkeit des Harzmaterials selbst dann erhalten werden konnte, wenn der Zuhaltedruck niedrig war.
Obwohl die Bedingung E und die Bedingung F lediglich bezüglich der Bedingung des Spritzdrucks verschieden waren, trat eine unvollständige Füllung des Formgegenstands in zwei Versuchen von den drei Versuchen bei der Bedingung E auf, wohingegen eine unvollständige Füllung des Formgegenstands in einem Versuch von den drei Versuchen bei der Bedingung F auftrat. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass das Harzmaterial unter der Be dingung F, bei welcher der Spritzdruck hoch war, besser in den gesamten Formwerkzeughohlraum gespritzt werden kann als bei der Bedingung E, bei welcher der Spritzdruck niedrig war.
Obwohl die Bedingung F und die Bedingung G lediglich bezüglich der Bedingung des Formwerkzeugzwischenraums und der Temperatur des Harzmaterials verschieden waren, trat eine unvollständige Füllung des Formgegenstands in einem Versuch von den drei Versuchen bei der Bedingung F auf, wohingegen keine unvollständige Füllung des Formgegenstands in allen Versuchen bei der Bedingung G auftrat. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, dass das Harzmaterial bei der Bedingung G besser in den gesamten Hohlraum des Formwerkzeugs gefüllt werden kann, und zwar aufgrund des Effekts der Verminderung des Formwerkzeugzwischenraums, was vorstehend bei dem Vergleich der Bedingung D mit der Bedingung E beschrieben worden ist, und wegen der höheren Fließfähigkeit als bei der Bedingung F durch die hohe Temperatur des Harzmaterials. Ferner war bei der Bedingung G der Formwerkzeugzwischenraum geringer, der Spritzdruck war höher und die Temperatur des Harzmaterials war höher als diejenigen bei der Bedingung C, und dadurch war die Fließfähigkeit des Harzmaterials hoch. Daher war der Druck in dem Formwerkzeug bei der Bedingung G beträchtlich niedriger als bei der Bedingung C. Wenn der Druck in dem Formwerkzeug auf diese Weise vermindert werden kann, weist selbst dann, wenn ein Formkörper dünne Abschnitte aufweist, der gebildete Formkörper mit dünnen Abschnitten eine geringere innere Spannung auf und somit kann das Auftreten einer Verformung des Formgegenstands, wie z.B. ein Verziehen, verhindert werden.
Obwohl die Bedingung G und die Bedingung H lediglich bezüglich der Bedingung des Zuhaltedrucks verschieden waren, trat in allen Versuchen unter beiden Bedingungen keine unvollständige Füllung des Formgegenstands auf. Bei dem Vergleich zwischen der Bedingung C und der Bedingung D wurde als Ergebnis erhalten, dass die unvollständige Füllung des Formgegenstands durch Vermindern des Zuhaltedrucks leicht stattfand. Dies kann jedoch ein Hinweis darauf sein, dass ein solches Problem durch Erhöhen der Fließfähigkeit des Formgegenstands gelöst werden kann, wie z.B. durch Vermindern des Formwerkzeugzwischenraums, durch Erhöhen des Spritzdrucks und durch Erhöhen der Temperatur des Harzmaterials. Obwohl der Druck in dem Formwerkzeug durch Vermindern des Zuhaltedrucks auf 14,7 MPa oder weniger abnahm, kann der vorstehend beschriebene Effekt der Verminderung des Drucks in dem Formwerkzeug aufgrund dessen effektiver erhalten werden. Ferner wird der Zuhaltedruck des Formwerkzeugs, der jedem Formgegenstand zum Formen zugewiesen wird, durch Vermindern des Zuhaltedrucks niedrig gemacht, so dass die Anzahl der Formgegenstände, die durch eine Zuführung des geschmolzenen Harzmaterials erhalten werden können, zunimmt. Als Ergebnis kann die Produktivität des Formgegenstands erhöht werden. Insbesondere im Fall der Bedingung A wurde ein Formgegenstand bei einem Zuhaltedruck von 4,90 MN durch das Harzmaterial von Beispiel 9 gebildet und im Fall der Bedingung H wurde ein Formgegenstand bei einem Zuhaltedruck von 2,45 MN durch das Harzmaterial von Beispiel 11 gebildet. Insbesondere beträgt der Zuhaltedruck bei der Bedingung H die Hälfte des Zuhaltedrucks bei der Bedingung A. Wenn demgemäß die Bedingungen mit Ausnahme des Zuhaltedrucks mit denjenigen der Bedingung H identisch sind, können zwei Formgegenstände bei 4,90 MN durch das Harzmaterial von Beispiel 11 erhalten werden.

Claims

Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen, umfassend: ein Masterbatch bzw. eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einschließt, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, einer Insel-See-Struktur, in welcher Domainen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinitätbereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und min destens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäure-denaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt.
Glasfaserfüllstoff-verstärktes Harzmaterial mit langen Glasfasern zum Formen nach Anspruch 1, wobei der Verbundwerkstoff aus der Grundmischung eine Form eines 10 bis 12 mm stabförmigen Pellets aufweist und der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern in einer Längsrichtung des stabförmigen Pellets ausgerichtet ist.
Verfahren zum Formen eines Formgegenstandes, umfassend: das Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente bzw. Hauptkomponente eines Glasfaserfüllstoff-verstärkten Harzmaterials mit langen Glasfasern zum Formen, wobei das Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterial mit langen Glasfasern eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern einschließt, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, eine Insel-See-Struktur, in welcher Domainen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, umfasst, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, und wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinitätbereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäure-denaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt, das Kneten der Schmelze unter Scherströmung, und das Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form.
Verfahren zum Formen eines Formgegenstandes nach Anspruch 3, wobei die geknetete Schmelze in eine Gießform gespritzt wird, wodurch die Schmelze in die vorbestimmte Form unter einem Druck in der Gießform von höchstens 14,7 MPa geformt wird.
Verfahren zum Formen eines Formgegenstandes nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein anfänglicher Gießformabstand bzw. -zwischenraum auf höchstens 6,7 mm durch Spritzprägen eingestellt wird, wodurch der Formgegenstand mit einer minimalen Dicke von höchstens 2 mm geformt wird.
Formgegenstand, hergestellt durch: Erwärmen zum Schmelzen einer vorherrschenden Komponente eines Glasfaserfüllstoff-verstärkten Harzmaterials mit langen Glasfasern zum Formen, wobei das Glasfaserfüllstoff-verstärkte Harzmaterial mit langen Glasfasern eine Grundmischung, welche aus einem Verbundwerkstoff aus einer Harzmatrix aus Homopolypropylen mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern gebildet ist, und welche eine Affinität-bereitstellende Komponente zum Bereitstellen einer Affinität zwischen der Harzmatrix und dem Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern beinhaltet, und ein Verdünnungsharz aus einem Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, welches eine Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 %, eine Insel-See-Struktur, in welcher Domainen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, umfasst, wobei die Harzmatrix der Grundmischung eine Schmelzflussrate von 120 bis 300 g/10 min aufweist, welche unter den gleichen Bedingungen wie die Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes gemessen ist und größer als das Sechsfache der Schmelzflussrate des Verdünnungsharzes ist, wobei die Grundmischung die Polypropylen-Komponente mit einem Pentad-Isotaktizitätsindex von mindestens 95 % und einer Insel-See-Struktur, in welcher Domainen von Polyethylen-Komponenten in der Polypropylen-Komponente gebildet sind, und einer Schmelzflussrate der Grundmischung von 21,3 bis 44,0 g/10 min, welche unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N gemäß JIS K7210 gemessen ist, einschließt, und wobei der Glasfaserfüllstoff mit langen Glasfasern, dessen Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt ist, in einem Gehalt von 30 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse davon, vorhanden ist, und die Affinitätbereitstellende Komponente säuredenaturiertes Polypropylen mit einer funktionellen Gruppe, die chemisch mit dem Haftvermittler reagiert, darstellt, und mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Maleinsäureanhydrid-denaturiertem Polypropylen und Acrylsäure-denaturiertem Polypropylen, als einen Bestandteil einschließt, Kneten der Schmelze unter Scherströmung, und Formen der gekneteten Schmelze in eine vorbestimmte Form, wobei eine Biegefestigkeit davon mindestens 170 MPa beträgt und ein Izod-Kerbschlagfestigkeitswert mindestens 28 KJ/m² beträgt.
Formgegenstand nach Anspruch 6, wobei eine maximale Projektionsfläche bzw. Preßfläche davon mindestens 1000 cm² beträgt und dessen minimale Dicke höchstens 2 mm beträgt.
Formgegenstand nach Anspruch 6 oder 7, welcher ein beliebiger von einem Deckmodul bzw. Umhüllungsmodul, einem Türmodul, einem Heckklappenmodul, einem Stoßstangenmodul bzw. Dämpfermodul und einem Trittbrettglied bzw. Stufenelement für Fahrzeuge ist.