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[Detaillierte Beschreibung
der Erfindung]
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[Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gefärbte thermoplastische Harzzusammensetzung, die
einen schwarzen Farbstoff enthält,
der eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit und/oder Kompatibilität für ein kristallines
thermoplastisches Harz zeigt, ein Verfahren zum Gießen der
gefärbten
thermoplastischen Harzzusammensetzung, ein Verfahren zum Verringern
der Kristallisationstemperatur eines thermoplastischen Harzes und
ein faserverstärktes
gefärbtes,
aus thermoplastischem Harz gegossenes Produkt.
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[Stand der Technik und
durch die Erfindung zu lösende
Probleme]
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Während sie
in mechanischen und chemischen Eigenschaften ausgezeichnet sind,
werden thermoplastische Harze weit verbreitet für gegossene Kunststoffprodukte
auf dem Gebiet von Teilen für
Automobile, elektrischen und elektronischen Produkten, etc. verwendet,
und ihr Bedarf steigt auf dem Gebiet der Konstruktionskunststoffe
ebenfalls.
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Als
solche werden thermoplastische Harze zur Dekoration, Farbidentifizierung,
Verbesserung der Lichtechtheit gegossener Produkte, Inhaltsschutz
und Schattenwirkung und für
andere Zwecke gefärbt;
insbesondere ist eine Schwarzfärbung
die wichtigste für
industrielle Anwendungen. Traditionell wurden verschiedene anorganische
Pigmente und organische Farbstoffe/Pigmente, wie Ruß, schwarze
Metallkomplexfarbstoffe, Azin-Farbstoffe und Perinon-Schwarz für die Schwarzfärbung von
thermoplastischen Harzen verwendet.
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Spezieller
umfassen Beispiele gefärbter
thermoplastischer Harze eine Formel zum Gießen, umfassend ein Polyamidharz,
das mit Ruß und
Nigrosin gefärbt
ist (geprüftes
japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr.
43379/1985); eine Zusammensetzung zum Gießen, umfassend ein Polyamidharz,
das mit Ruß und einem
Kupferphthalocyanin-Pigment gefärbt
ist (ungeprüftes
japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. 226551/1985);
eine Zusammensetzung zum Gießen,
umfassend ein ungesättigtes
Polyesterharz, das mit Anilinschwarz und Solvent Blue gefärbt ist
(geprüftes
japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr.
46524/1989); eine Kunststoffzusammensetzung zum Gießen, umfassend
ein thermoplastisches Harz, das mit Ruß und Titanoxid ergänzt ist
(ungeprüftes
japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr.
186633/1993); eine gefärbte
Harzzusammensetzung, umfassend ein thermoplastisches Harz, das mit
einem roten organischen Pigment, einem blauen organischen Pigment
und einem gelben organischen Pigment gefärbt ist (ungeprüftes japanisches
Patent Veröffentlichungs-Nr.
230278/1993); und ein gemischtes Harz aus Polyethylenterephthalatharz
und Polybutylenterephthalatharz mit darin dispergiertem Ruß (ungeprüftes japanisches
Patent Veröffentlichungs-Nr. 194825/1993).
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Jedoch
besitzen diese herkömmlichen
gefärbten
thermoplastischen Harzzusammensetzungen nicht immer ein gutes Erscheinungsbild
und einen guten Oberflächenglanz,
wobei viele davon eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaft
durchlaufen im Vergleich zu den ursprünglichen thermoplastischen
Harzen; eine weitere Untersuchung bleibt auszuführen.
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Zusätzlich gab
es Versuche, die Hitzebeständigkeit
und chemische Beständigkeit
von thermoplastischen Harzen zu verbessern und mechanische Eigenschaften,
die für
verschiedene Verwendungen geeignet sind, zu vermitteln, durch Hineinformulieren
eines faserförmigen
Verstärkungsmaterials,
um den Erfordernissen einer breiten Vielfalt von industriellen Anwendungen
zu begegnen. Außerdem
gab es in den letzten Jahren einen merklichen Trend in Richtung
des Ersetzens herkömmlicher
Metallteile elektronischer Produkte, elektrischer Ausrüstung für Automobile,
etc., mit faserverstärkten
thermoplastischen Harzen, für
den Zweck der Gewichtsreduktion, der Vereinfachung des Herstellungsprozesses
und der Verhinderung von Korrosion, wobei von den guten physikalischen
Eigenschaften faserverstärkter
kristalliner thermoplastischer Harze als Gießmaterialien Notiz genommen
wurde.
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Beispiele
herkömmlicher
faserverstärkter
gefärbter
thermoplastischer Harze umfassen eine Polyester-Harzzusammensetzung
zum Gießen,
umfassend ein Polybutylenterephthalat mit einer spezifischen Viskosität von nicht
weniger als 0,35, ein Verstärkungsmaterial
und Ruß (ungeprüftes japanisches
Patent Veröffentlichungs-Nr.
117951/1990); eine thermoplastische Harzzusammensetzung, umfassend
ein thermoplastisches Harz, ein modifiziertes Polyolefin, ein faserförmiges Verstärkungsmaterial
und Ruß (ungeprüftes japanisches Patent
Veröffentlichungs-Nr.
50263/1991); eine Glasfaser-verstärkte schwarze Polyamid-Harzzusammensetzung,
umfassend ein Polyamidharz, Oberflächen-behandelte Glasfaser und
einen Azin-Farbstoff (ungeprüftes japanisches
Patent Veröffentlichungs-Nr.
128479/1994); und eine mit antistatischer Faser verstärkte Polybutylenterephthalat-Harzzusammensetzung,
umfassend ein Glasfaserverstärktes
Polybutylenterephthalatharz mit einem spezifischen Volumen-Widerstand von nicht
mehr als 1 × 1010 cm, und darin formulierten Ruß (ungeprüftes japanischen
Patent Veröffentlichungs-Nr.
53610/1996).
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In
herkömmlichen
faserverstärkten
gefärbten
thermoplastischen Harzen ist es jedoch wahrscheinlich, dass das
Problem auftaucht, bei dem es schwierig ist, ein Färbemittel
(z.B. schwarzes Pigment) in dem Harz gründlich und einheitlich zu dispergieren,
sogar durch sie Zusammenkneten für
eine lange Zeit, wegen des Vorhandenseins eines faserförmigen Verstärkungsmaterials
in dem Harz. Zusätzlich
kann das Zugeben eines Färbemittels
die physikalischen Eigenschaften verschlechtern, die Verwerfungsdeformation
des gegossenen Produktes aufgrund einer Temperaturänderung
während
des Gießens
intensivieren, oder kann die Fluidität beträchtlich verringern, im Vergleich
zum ursprünglichen
thermoplastischen Harz, das nicht das Färbemittel enthält. Insbesondere
ist die Flotation des faserförmigen
Verstärkungsmaterials
auf der Oberfläche
des gegossenen Produktes während
des Gießens
etwas problematisch insofern, als der Glanz, das Erscheinungsbild,
etc. des gefärbten
gegossenen Produktes beeinträchtigt
werden.
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Aus
diesen Gründen
gibt es eine starke kommerzielle Nachfrage nach einem faserverstärkten gefärbten thermoplastischen
Harz, das mit hoher Präzision
für Details
gießbar
ist, das eine gute Lichtechtheit besitzt, und das einen/ein besseren/besseres
Glanz und Erscheinungsbild besitzt, in den Märkten verschiedener gegossener
Produkte, etc.
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Zusätzlich ist
das Spritzgießen,
ein Verfahren zum Gießen
eines thermoplastischen Harzes, ein Verfahren, bei dem ein Kunststoffmaterial,
das zuvor durch Erwärmen
fluidisiert worden ist, in den Hohlraum (Kavität) einer Form gespritzt und
in der Form gekühlt
und verfestigt wird, um ein gegossenes Produkt zu ergeben, das auf
die Innenform der Kavität
passt, was es möglich
macht, Produkte einer hohen Präzision
und hohen Qualität
mit höchster
Effizienz und Produktivität
zu erhalten.
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In
diesem Fall regiert die Temperatur der Form die Kühlungsverfestigungs-Bedingungen für das geschmolzene
Harz, das in die Form gefüllt
wird. Speziell steigt, wenn die Differenz von der Harztemperatur
steigt (die Form-Temperatur sinkt), die Kühlgeschwindigkeit. Insbesondere
im Fall eines kristallinen Materials gibt es eine merklich hohe
Korrelation zwischen der Kühlgeschwindigkeit
und dem Grad der Kristallinität,
und der Grad der Kristallinität
beeinflusst signifikant die Werte der physikalischen Eigenschaft
des gegossenen Produktes.
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Betrachtet
man die allgemeine Tendenz, sinkt, wenn die Form-Temperatur sinkt,
der Grad der Kristallinität,
und das gegossene Produkt wird formbarer. Wenn die Form-Temperatur
steigt, steigt der Grad der Kristallinität, und die Festigkeit des gegossenen
Produktes wird größer, aber
das gegossene Produkt wird spröder.
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Die
Spritzzeit beim Spritzgießen
bezieht sich auf die Zeitperiode, während der ein thermoplastisches Harz
in die Kavität
durch Spritzen gefüllt
wird. Im Falle eines dünnen
gegossenen Produktes verkürzt
sich die Spritzzeit. Wenn das gegossene Produkt größer, komplexer
und dicker wird, wird mehr Spritzzeit verbraucht. Es ist deshalb
möglich,
ein komplexeres gegossenes Produkt durch Erweitern des Bereichs
der optimalen Spritzzeit für
ein thermoplastisches Harz zu gießen.
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Bei
der Gießbehandlung
eines thermoplastischen Harzes variiert die Temperatur, bei der
das Material thermisch plastisch wird, über einen breiten Bereich von
ungefähr
180 bis 430 °C,
einschließlich
der Temperatur des Heizzylinders.
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Zusätzlich bezieht
sich die Gießtemperatur,
d.h. die Temperatur, die zum Kühlen
und Härten
des Materials erforderlich ist, auf die Temperatur der Form, und
reicht normalerweise von ungefähr
120 bis 200 °C. Gründe von
Gießfehlern
beim Spritzgießprozess
umfassen ungleichmäßige Färbung, Einsinkungen,
kurze Spritzvorgänge
und verbrannte Markierungen. Diese werden durch hohe Form-Temperaturen und
ungleichmäßige Kühlkreisläufe verursacht.
Die Fließmarkierung
ist als ein Gießfehler
bekannt und muss verhindert werden durch Vergrößern der Form-Temperatur. Falls
die Form-Temperatur vergrößert wird,
ist jedoch zusätzliche Wärmeenergie
erforderlich; zusätzlich
muss eine große
Menge von Wärmeenergie übertragen
werden, um die einmal erwärmte
Form zu kühlen;
diese Faktoren vergrößern die
Produktionskosten. Außerdem
wird, falls die Form-Temperatur
vergrößert wird,
eine größere Gasmenge
erzeugt; es wird wahrscheinlich, dass die Oberfläche des gegossenen Produktes
eine Wolkenbildung (Trübung)
aufgrund von Gasadhäsion
aufweist, was es wiederum schwierig macht, ein gegossenes Produkt
eines hohen Glanzes zu erhalten.
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EP 0 803 548 A offenbart
eine gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung, umfassend ein thermoplastisches
Harz und einen schwarzen Farbstoff, wobei der Farbstoff ein Reaktionsprodukt
eines anionischen oberflächenaktiven
Mittels und Nigrosin ist. Die Zusammensetzung kann faserförmige Verstärkungsmaterialien
enthalten.
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EP 0796886 A offenbart
eine schwarze thermoplastische Polyamid-Harzzusammensetzung, umfassend
ein Färbemittel,
hergestellt durch Umsetzen von Nigrosin und einer höheren Fettsäure.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme
im Stand der Technik entwickelt. Demgemäß ist es die Aufgabe der Erfindung,
bereit zu stellen: eine gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung, die bei niedrigen Form-Temperaturen
gegossen werden kann, die fähig
ist, ein faserverstärktes
und nicht-faserverstärktes
gegossenes Produkt mit verbessertem Oberflächenglanz zu erhalten, das kräftig gefärbt worden
ist, ohne die Eigenschaften des ursprünglichen thermoplastischen
Harzes zu beeinflussen, das gut ist im Erscheinungsbild, der Oberflächenform
und der Lichtechtheit, und ein Verfahren zum Gießen der gefärbten thermoplastischen Harzzusammensetzung,
ein Verfahren zum Verringern der Kristallisationstemperatur eines
thermoplastischen Harzes, und ein faserverstärktes gefärbtes, aus thermoplastischem Harz
gegossenes Produkt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine gefärbte
kristalline thermoplastische Harzzusammensetzung nach Anspruch 1.
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Demgemäß fanden
die vorliegenden Erfinder, dass, wenn ein schwarzer Farbstoff, erhältlich durch eine
Reaktion von einem oder mehreren anionischen oberflächenaktiven
Mitteln, ausgewählt
aus der Gruppe, die besteht aus (a) einem oberflächenaktiven Schwefelsäureester,
(b) einem oberflächenaktiven
Phosphorsäureester,
und (c) einer oberflächenaktiven
Sulfonsäure
und Nigrosin, in ein kristallines thermoplastisches Harz zum Färben des
thermoplastischen Harzes formuliert wird, die Dispergierbarkeit
und/oder Kompatibilität des
schwarzen Farbstoffs für
das thermoplastische Harz ausgezeichnet ist, der schwarze Farbstoff
im thermoplastischen Harz fast kein Ausbleichen oder Entfärben während des
Mischens, Knetens und Gießens
durchläuft,
ein einheitlich und kräftig
gefärbtes
gegossenes Produkt mit einem guten Oberflächenglanz erhalten wird, und
die Gießbehandlung
gleichmäßig ausgeführt werden
kann, ohne die Fluidität
des thermoplastischen Harzes zu beeinflussen; und dass die Lichtechtheit
des gegossenen Produktes gut ist, die mechanischen Eigenschaften
des gegossenen Produktes gut sind und durch das Färben kaum
verschlechtert werden, es möglich ist,
die Kristallisationstemperatur eines kristallinen thermoplastischen
Harzes derart zu verringern, dass die Form-Temperatur während des Gießens auf
ein niedriges Niveau gesetzt werden kann, die Kosten zum Heizen der
Form und die Kosten zum Kühlen
der Form, falls nötig,
verringert sind, und ein gegossenes Produkt eines ausgezeichneten
Erscheinungsbilds und eines hohen Oberflächenglanzes erhalten wird.
Die vorliegenden Erfinder entwickelten die vorliegende Erfindung
basierend auf dieser Erkenntnis.
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Das
zuvor erwähnte
oberflächenaktive
Schwefelsäureester
kann eines oder mehrere oberflächenaktive
Mittel ausgewählt
aus der Gruppe sein, die besteht aus
einem Alkylschwefelsäureester
oder einem Salz davon,
einem Alkyletherschwefelsäurester
oder einem Salz davon,
einem Polyoxyethylenetherschwefelsäurester
oder einem Salz davon,
einem Polyoxyethylenalkyletherschwefelsäureester
oder einem Salz davon,
einem Polyoxyethylenaryletherschwefelsäureester
oder einem Salz davon, und
einem Alkylamidschwefelsäureester
oder einem Salz davon.
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Das
zuvor erwähnte
oberflächenaktive
Phosphorsäureester
kann ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel
ausgewählt
aus der Gruppe sein, die besteht aus
einem Alkylphosphorsäureester
oder einem Salz davon,
einem Polyoxyethylenetherphosphorsäureester
oder einem Salz davon,
einem Polyoxyethylenalkyletherphosphorsäureester
oder einem Salz davon, und
einem Polyoxyethylenaryletherphosphorsäureester
oder einem Salz davon.
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Die
zuvor erwähnte
oberflächenaktive
Sulfonsäure
kann ein oder mehrere oberflächenaktive
Mittel ausgewählt
aus der Gruppe sein, die besteht aus
einer Alkylbenzolsulfonsäure oder
einem Salz davon,
einer Alkylnaphthalinsulfonsäure oder
einem Salz davon,
einem Naphthalinsulfonsäuresalz-Formalin-Polykondensationsprodukt,
einer
Sulfobernsteinsäure
oder einem Salz davon,
einer α-Olefinsulfonsäure oder
einem Salz davon, und
N-Acylsulfonsäure oder einem Salz davon.
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Die
oben erwähnte
gefärbte
kristalline thermoplastische Harzzusammensetzung der Erfindung kann eine
sein, in der der schwarze Farbstoff mit 0,1 bis 10 Gew.-% pro 100
Gew.-% des thermoplastischen Harzes enthalten ist.
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Die
oben erwähnte
gefärbte
kristalline thermoplastische Harzzusammensetzung der Erfindung kann eine
Kristallisationstemperatur besitzen, die nicht weniger als 5 °C als diejenige
einer thermoplastischen Harzzusammensetzung niedriger ist, die Nigrosin
anstelle des schwarzen Farbstoffs enthält, oder kann eine Kristallisationstemperatur
besitzen, die nicht weniger als 10 °C als diejenige der ursprünglichen
thermoplastischen Harzzusammensetzung niedriger ist, die den schwarzen
Farbstoff nicht enthält,
oder kann eine Kristallisationstemperatur besitzen, die nicht weniger
als 15 °C
als diejenige der ursprünglichen
thermoplastischen Harzzusammensetzung ist, die nicht den schwarzen
Farbstoff enthält.
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Die
gefärbte
kristalline thermoplastische Harzzusammensetzung der Erfindung ist
bevorzugt eine, in der das kristalline thermoplastische Harz Polyamidharz,
Polybutylenterephthalatharz oder Polyphenylensulfidharz ist.
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Die
gefärbte
kristalline thermoplastische Harzzusammensetzung der Erfindung ist
bevorzugt eine, die ein faserförmiges
Verstärkungsmaterial
enthält.
- (2) Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zum Verringern der Kristallisationstemperatur eines thermoplastischen
Harzes ist ein Verfahren zum Verringern der Kristallisationstemperatur,
wie in den Ansprüchen 10
und 11 definiert ist.
- (3) Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Gießen einer
gefärbten
thermoplastischen Harzzusammensetzung umfasst Spritzgießen der
oben genannten gefärbten
kristallinen thermoplastischen Harzzusammensetzung der Erfindung
bei einer Form-Temperatur von 50 bis 120 °C.
- (4) Das faserverstärkte
gefärbte,
aus thermoplastischem Harz gegossene Produkt der vorliegenden Erfindung
ist ein faserverstärktes
gefärbtes,
aus thermoplastischem Harz gegossenes Produkt, wie in Anspruch 12
definiert ist.
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Der
schwarze Farbstoff in der vorliegenden Erfindung übertrifft
Nigrosin und schwarze Pigmente, die traditionell zum Färben thermoplastischer
Harze verwendet worden sind, im Hinblick auf die Dispergierbarkeit und/oder
Kompatibilität
für kristalline
thermoplastische Harze. Mit diesem Merkmal ist der schwarze Farbstoff der
vorliegenden Erfindung fähig,
ein kristallines thermoplastisches Harz einheitlicher schwarz zu
färben,
sogar wenn das Trockenfarbenverfahren verwendet wird. Dieser einheitliche
Färbeeffekt
ist besonders bemerkenswert in einer gefärbten thermoplastischen Harzzusammensetzung,
die ein faserförmiges
Verstärkungsmaterial
enthält,
in dem es unwahrscheinlich ist, dass Färbemittel dispergiert werden
aufgrund des Einflusses des faserförmigen Verstärkungsmaterials.
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
ist stabil und es ist unwahrscheinlich, dass sie Ausbleichen und
Entfärbung
durchläuft,
sogar in den Heizprozessen, wie eine Extrusion, ein Trocknen der
Pellets vor dem Gießen
und Gießen,
und sie ist fähig,
ein einheitlich gefärbtes
gegossenes Produkt zu bilden. Zusätzlich ist die gefärbte thermoplastische
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auch für ein gegossenes
Produkt geeignet, das eine hohe Lichtechtheit erfordert, wie ein gegossenes
Produkt, das draußen
oder irgendwo aufbewahrt wird.
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung,
die Kristallinität besitzt,
besitzt eine verringerte Kristallisationstemperatur (um nicht weniger
als 10 °C
zum Beispiel) im Vergleich zum ursprünglichen thermoplastischen
Harz, das nicht den schwarzen Farbstoff enthält, durch Enthalten des oben
beschriebenen schwarzen Farbstoffs. Die Verringerung der Kristallisationstemperatur
ist besonders bemerkenswert im Polyamidharz. Auf der Basis dieser
Verringerung der Kristallisationstemperatur kann die Gießtemperatur
für die
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf ein niedriges
Niveau gesetzt werden. Aus diesem Grund ist es leicht möglich, die
Gieß-Kosten
zu verringern und Gießfehler
zu unterdrücken.
Zusätzlich,
weil das Schrumpfen des gegossenen Produktes beim Kühlen während des
Gießens
verringert ist, verbessert sich die Gießpräzision derart, dass die Anisotropie
der Festigkeit des gegossenen Produkts auch verringert werden kann;
es ist deshalb möglich,
ein gegossenes Produkt zu erhalten, das im Oberflächenglanz
ausgezeichnet ist (für
weiter vergrößerten Oberflächenglanz
beträgt
die Verringerung der Kristallisationstemperatur bevorzugt nicht
weniger als 15 °C,
eher als 10 °C)
im Erscheinungsbild und in der räumlichen
Stabilität
während
des Erwärmens.
Im Hinblick auf das Erhalten eines gegossenen Produktes mit einem
ausgezeich-neten Oberflächenglanz
und Erscheinungsbild ist dieser Effekt in dem Falle einer gefärbten thermoplastischen
Harzzusammensetzung bemerkenswert, die ein faserförmiges Verstärkungsmaterial
enthält,
die dazu neigt, das faserförmige
Verstärkungsmaterial
auf der Oberfläche
des gegossenen Produktes flotierend aufzuweisen.
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Zusätzlich besitzt
die gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die
Kristallinität
aufweist, eine Kristallisationstemperatur geringer (um nicht weniger
als 5 °C
zum Beispiel) als diejenige einer kristallinen thermoplastischen
Harzzusammensetzung, die mit einem schwarzen Pigment (z.B. Ruß) oder
herkömmlichem
Nigrosin gefärbt
ist. Aus diesem Grund ist die Gießpräzision verbessert und es ist unwahrscheinlich,
dass Feinrauheit auf der Oberfläche
des gegossenen Produktes auftritt, im Vergleich zu einer kristallinen
thermoplastischen Harzzusammensetzung, die mit herkömmlichem
Nigrosin oder einem schwarzen Pigment, wie Ruß gefärbt ist, so dass ein gegossenes
Produkt mit einem guten Erscheinungsbild und Glanz erhalten wird.
Diese Differenz ist auffallend im Polyamidharz und Polybutylenterephthalatharz.
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Außerdem macht
es die gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
möglich,
den Grad der Kristallinität
einer kristallinen Harzzusammensetzung in einem gegossenen Produkt über einen
erwünschten
Bereich einzustellen, weil die Möglichkeit
für eine
Einstellung der Form-Temperatur
und Einspritzzeit beim Spritzgießen ausgeweitet wird als ein
Ergebnis der Verringerung in der Kristallisationstemperatur. Durch
optimales Einstellen der Form-Temperatur und der Einspritzzeit ist
es möglich,
den Oberflächenglanz
eines gegossenen Produktes zu verbessern und seine Verringerung
zu unterdrücken.
Um ein gegossenes Produkt mit einem noch besseren Oberflächenglanz
zu erhalten, kann die Form-Temperatur auf 50 °C bis 120 °C, bevorzugt 70 °C bis 105 °C eingestellt
werden, wenn zum Beispiel Polyamidharz verwendet wird. Als eine
Folge besitzt das gegossene Produkt den besten Oberflächenglanz.
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[Arten der Ausführungsform
der Erfindung]
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Die
unten gegebene Beschreibung trifft auf sowohl nicht-faserverstärkte thermoplastische
Harze als auch faserverstärkte
thermoplastische Harze zu, außer
in Fällen,
bei denen die zwei voneinander unterschieden werden.
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Als
ein Nigrosin, das als ein Ausgangsmaterial für den schwarzen Farbstoff in
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, können schwarze
kondensierte Azin-Mischungen erwähnt
werden, wie jene, die beschrieben sind im COLOR INDEX als C.I. SOLVENT
BLACK 5 oder C.I. SOLVENT BLACK 7. Die Synthese derartiger Nigrosine
kann zum Beispiel erreicht werden durch Oxidieren und Dehydratisier-Kondensieren
von Anilin, Anilinhydrochlorid und Nitrobenzol bei Vorhandensein
von Eisenchlorid bei einer Reaktionstemperatur von 160 bis 180 °C. Nigrosin
wird als eine Mischung mehrerer unterschiedlicher Verbindungen erzeugt,
abhängig
von den Reaktionsbedingungen, den geladenen Materialien und dem
Beladungsverhältnis,
und es wird angenommen, dass es eine Mischung verschiedener Triphenazinoxazine
der Formel (I) oder (II) unten und Phenazinazin-Verbindungen der
Formeln (III) bis (VI) ist.
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[In
den Formeln (I) bis (VI) steht X für Cl oder OH.]
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Beispiele
kommerziell erhältlicher
Nigrosinprodukte, die als Ausgangsmaterialien für den schwarzen Farbstoff in
der vorliegenden Erfindung dienen, umfassen Spirit Black SB, Spirit
Black AB, etc. (Nigrosine, klassifiziert unter C.I. SOLVENT BLACK
5); und Nigrosin Base SA, Nigrosin Base EE, Nigrosin Base EX, Nigrosin Base
EX-BP, etc. (Nigrosine, klassifiziert unter C.I. SOLVENT BLACK 7)
[alle Handelsnamen für
Nigrosine, erzeugt von Orient Chemical Industries Ltd.].
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Der
für die
vorliegende Erfindung verwendete schwarze Farbstoff ist erhältlich durch
eine Reaktion von herkömmlichem
Nigrosin und einem oder mehreren anionischen oberflächenaktiven
Mitteln, ausgewählt
aus der Gruppe, die besteht aus (a) einem oberflächenaktiven Schwefelsäureester,
(b) einem oberflächenaktiven Phosphorsäureester,
und (c) einer oberflächenaktiven
Sulfonsäure.
Diese Reaktion kann eine Reaktion aus einem dieser anionischen oberflächenaktiven
Mittel und Nigrosin sein, und kann eine Reaktion von zwei oder mehreren
dieser anionischen oberflächenaktiven
Mittel und Nigrosin sein. Zusätzlich
kann die gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung und das faserverstärkte gefärbte, aus
thermoplastischem Harz gegossene Produkt der vorliegenden Erfindung
einen Anteil von Nigrosin enthalten, der nicht mit anionischen oberflächenaktiven
Mitteln umgesetzt wurde, wie auch den zuvor genannten schwarzen
Farbstoff.
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Beispiele
der zuvor genannten anionischen oberflächenaktiven Mittel (a) bis
(c) sind unten angegeben.
- (a) Das oberflächenaktive
Schwefelsäureester
ist veranschaulicht durch
ein Alkylschwefelsäureester
oder ein Salz davon,
ein Alkyletherschwefelsäurester
oder ein Salz davon,
ein Polyoxyethylenetherschwefelsäurester
oder ein Salz davon,
ein Polyoxyethylenalkyletherschwefelsäureester
oder ein Salz davon,
ein Polyoxyethylenaryletherschwefelsäureester
oder ein Salz davon, und
ein Alkylamidschwefelsäureester
oder ein Salz davon.
- (b) Das oberflächenaktive
Phosphorsäureester
ist veranschaulicht durch
ein Alkylphosphorsäureester
oder ein Salz davon,
ein Polyoxyethylenetherphosphorsäureester
oder ein Salz davon,
ein Polyoxyethylenalkyletherphosphorsäureester
oder ein Salz davon, und
ein Polyoxyethylenaryletherphosphorsäureester
oder ein Salz davon.
- (c) Die oberflächenaktive
Sulfonsäure
ist veranschaulicht durch
eine Alkylbenzolsulfonsäure oder
ein Salz davon,
eine Alkylnaphthalinsulfonsäure oder ein Salz davon,
eine
Naphthalinsulfonsäuresalz-Formalin-Polykondensationsprodukt,
eine
Sulfobernsteinsäure
oder ein Salz davon,
eine α-Olefinsulfonsäure oder
ein Salz davon, und
N-Acylsulfonsäure oder ein Salz davon.
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Der
schwarze Farbstoff in der vorliegenden Erfindung kann hergestellt
werden durch eine ionische Reaktion von herkömmlichem Nigrosin und einem
oder mehreren anionischen oberflächenaktiven
Mitteln, ausgewählt
aus der Gruppe, die besteht aus (a) bis (c) oben. Ein beliebiges
allgemein bekanntes Produktionsverfahren oder ein anderes Verfahren
kann verwendet werden, um den schwarzen Farbstoff in der vorliegenden
Erfindung zu erzeugen, so lange, wie herkömmliches Nigrosin und die anionischen
oberflächenaktiven
Mittel umgesetzt werden. Die Reaktion kann ausgeführt werden
sowohl in einem wässrigen
System als auch in einem nicht-wässrigen
System (organisches Lösungsmittel-System).
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Der
so erhaltene schwarze Farbstoff in der vorliegenden Erfindung wurde
bestätigt
als verschieden von dem Ausgangsmaterial Nigrosin durch TLC und
einem IR-Spektrum.
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Das
geladene Molverhältnis
von Nigrosin zu den anionischen oberflächenaktiven Mitteln im Produktionsverfahren
für den
schwarzen Farbstoff in der vorliegenden Erfindung beträgt bevorzugt
0,1 bis 1,5 mol anionische oberflächenaktive Mittel pro 1 mol
Nigrosin, basierend auf der Annahme eines mutmaßlichen Molekulargewichts von
600 für
Nigrosin. Falls dieses Verhältnis
unter 0,1 mol liegt, neigt der Verbesserungseffekt auf die Dispergierbarkeit
und die Kompatibilität
für thermoplastisches
Harz dazu, sich abzuschwächen.
Falls dieses Verhältnis
1,5 mol überschreitet,
neigt der resultierende schwarze Farbstoff dazu, zu schmelzen und kann
schwierig als ein Kristall entnommen werden. Dieses Verhältnis beträgt besonders
bevorzugt 0,5 bis 1,0 mol.
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Der
schwarze Farbstoff in der vorliegenden Erfindung vergrößert seine
Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln,
wenn die Menge von anionischen oberflächenaktiven Mitteln relativ
zu dem Ausgangsmaterial Nigrosin ansteigt, wobei geglaubt wird,
dass sich dadurch die Dispergierbarkeit und Kompatibilität für thermoplastisches
Harz in den Formulierungs- und Gießprozessen verbessert.
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Die
Menge von schwarzem Farbstoff, die in der gefärbten thermoplastischen Harzzusammensetzung der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann zum Beispiel 0,01 bis
15 Gew.-% relativ zum thermoplastischen Harz im Falle einer gewöhnlichen
Harzfärbung
(gegossene Produkte einer niedrigen Farbdichte) betragen. Dieser
Gehalt beträgt
bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 5 Gew.-%. Zum ausreichenden Verringern
der Kristallisationstemperatur beträgt der Gehalt besonders bevorzugt
1 bis 5 Gew.-%. In dem Fall von Muttermischungen (gegossene Produkte
einer hohen Farbdichte), kann die Menge von verwendetem Färbemittel
20 bis 50 Gew.-% relativ zum thermoplastischen Harz betragen und
beträgt
bevorzugt 20 bis 35 Gew.-%.
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Beispiele
des kristallinen thermoplastischen Harzes in der gefärbten thermoplastischen
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfassen Polyamidharz,
Polyethylenharz, Polypropylenharz, Polybutylenterephthalatharz,
Polyphenylensulfidharz und Polyetheretherketonharz. Von diesen thermoplastischen Harzen
sind Polyamidharz, Polybutylenterephthalatharz und Polyphenylensulfidharz
bevorzugt. Diese thermoplastischen Harze können einzeln oder in Kombination
von zwei oder mehr Spezien verwendet werden. Zusätzlich können Copolymere oder Mischungen
erwähnt
werden, die hauptsächlich
bestehen aus diesen Polymeren; thermoplastischen Harzen, hergestellt
durch dort Hineinformulieren eines Elastomers wie einen Kautschuk
oder Kautschuk-artiges Harz; und Polymerlegierungen, die nicht weniger
als 10 Gew.-% dieser Harze enthalten.
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Beispiele
von Polyamidharzen, die für
die vorliegende Erfindung verwendet werden können, umfassen Nylon 6, Nylon
66, Nylon 46, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 69, Nylon 610, Nylon 612,
Nylon 96, Nylon MIX 6 und Copolymere von zwei oder mehreren davon,
wie Nylon 6/66-Copolymer, Nylon 6/66/610-Copolymer und Nylon 6/66/11/12-Copolymer.
Diese Polyamidharze können
einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Spezien verwendet
werden.
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Das
Polybutylenterephthalatharz, das für die vorliegende Erfindung
verwendet werden kann, ist ein Polyesterharz, das aus einer aromatischen
Dicarbonsäure
(hauptsächlich
Terephthalsäure)
oder einem Ester davon und einem Glykol (hauptsächlich 1,4-Butandiol) als die
Haupt-Ausgangsmaterialien erhalten ist und in seiner molekularen
Struktur eine große
Anzahl von Butylenterephthalat-Wiederholungseinheiten
enthält.
Geeignet für
die vorliegende Erfindung ist Polybutylenterephthalatharz mit mindestens
60 mol-% Butylenterephthalat-Wiederholungseinheiten,
bevorzugt Polybutylenterephthalatharz mit nicht weniger als 80 mol-%,
bevorzugter nicht weniger als 90 mol-% Butylenterephthalat-Wiederholungseinheiten.
Das Polybutylenterephthalatharz für die vorliegende Erfindung
kann eine Polymerlegierung von Polybutylenterephthalatharz und einem anderem
synthetischen Harz sein. Beispiele derartiger Polymerlegierungen
umfassen Polybutylenterephthalat/Polycarbonat-Legierung, Polybutylenterephthalat/Polyamid-Legierung,
Polybutylenterephthalat/ABS-(Acrylonitril-butadien-styrol-Copolymerharz)-Legierung,
Polybutylenterephthalat/-Polypropylen-Legierung und Polybutylenterephthalat/Polyphenylenether-Legierung.
Diese Polybutylenterephthalatharze (einschließlich Polymerlegierungen) können einzeln
oder in Kombination von zwei oder mehr Spezien verwendet werden.
-
Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann geeignete Mengen verschiedener faserförmiger Verstärkungsmaterialien
gemäß ihrer
Verwendung und ihrem Zweck enthalten. Ein beliebiges faserförmiges Verstärkungsmaterial
kann verwendet werden für
die gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung und das faserverstärkte gefärbte, aus
thermoplastischem Harz gegossene Produkt der vorliegenden Erfindung,
so lange es verwendet werden kann, um herkömmliche synthetische Harze zu
verstärken.
Beispiele derartiger faserförmiger
Verstärkungsmaterialien
umfassen Glasfaser, Kohlenstofffaser und verschiedene organische
Fasern. Im Falle von beispielsweise Glasfaser ist ihr Gehalt bevorzugt
gesetzt auf 5 bis 120 Gew.-% relativ zu 100 Gew.-% des kristallinen
thermoplastischen Harzes. Falls der Glasfasergehalt unter 5 Gew.-%
liegt, ist ein zufriedenstellender Verstärkungseffekt schwierig mit
der Glasfaser zu erreichen; falls der Glasfasergehalt 120 Gew.-% überschreitet,
neigt die Gießbarkeit
dazu, abzunehmen. Der Glasfasergehalt beträgt bevorzugt 10 bis 60 Gew.-%,
besonders bevorzugt 20 bis 50 Gew.-%.
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung und das faserverstärkte gefärbte, aus
thermoplastischem Harz gegossene Produkt der vorliegenden Erfindung
kann mit verschiedenen, allgemein bekannten Hilfsstoffen formuliert
werden, um erwünschte
Eigenschaften gemäß des Ziels
zu vermitteln. Beispiele derartiger Additive umfassen Hilfsfärbemittel,
Dispergiermittel, Füllstoffe,
Stabilisatoren, Weichmacher, Modifikatoren, Ultraviolett-Absorber
oder Lichtstabilisatoren, Antioxidantien, antistatische Mittel,
Flammverzögerer
und Elastomere für
eine verbesserte Schlagbiegefestigkeit.
-
Hilfsfärbemittel
umfassen zum Beispiel anorganische Pigmente, organische Pigmente
oder organische Farbstoffe, die in kleinen Mengen verwendet werden,
um die Färbeleistungsfähigkeit
zu vergrößern, um die
Hitzebeständigkeit
und Lichtechtheit zu verbessern, oder um den Farbton einzustellen.
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Beispiele
von Modifikatoren umfassen Siliziumverbindungen, wie Aminomodifiziertes
Silikonöl
und Alkyl-modifiziertes Silikonöl
und Wachse.
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Beispiele
von Ultraviolett-Absorbern und Lichtstabilisatoren umfassen Benzotriazolverbindungen, Benzophenonverbindungen,
Salicylatverbindungen, Cyanoacrylatverbindungen, Benzoatverbindungen,
Oxalidverbindungen, gehinderte Aminverbindungen und Niccolate.
-
Beispiele
von Antioxidantien umfassen Phenolverbindungen, Phosphorverbindungen,
Schwefelverbindungen und Thioetherverbindungen.
-
Beispiele
von antibakteriellen/Antipilz-Mitteln umfassen 2-(4'-Thiazolyl)benzimidazol,
10,10'-Oxybisphenoxarsin,
N-(Fluordichlormethylthio)phthalimid und Bis(2-pyridylthio-1-oxid)zink.
-
Beispiele
von Flammverzögerern
umfassen Halogen-enthaltende Verbindungen, wie Tetrabrombisphenol-A-Derivate,
Hexabromdiphenylether und Tetrabromphthal-säureanhydrid; Phosphor-enthaltende
Verbindungen, wie Triphenylphosphat, Triphenylphosphit, roter Phosphor
und Ammoniumpolyphosphat; Stickstoff-enthaltende Verbindungen wie
Harnstoff und Guanidin; Silizium-enthaltende Verbindungen, wie Silikonöl, organisches
Silan und Aluminiumsilikat; und Antimon-Verbindungen, wie Antimontrioxid
und Antimonphosphat.
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Beispiele
von anorganischen Füllstoffen
umfassen Glasspan, Glaskugeln, Silika, Quarz, amorphe Kieselsäure, Talk,
Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Metallpulver,
Kaolin, Calciumsilikat, Glimmer und Wollastonit.
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann hergestellt werden durch Formulieren der Ausgangsmaterialien
durch ein optional gewähltes
Verfahren der Formulierung. Normalerweise ist bevorzugt, diese Komponenten
so einheitlich wie möglich
zu mischen. Zum Beispiel kann eine gefärbte thermoplastische Harzzusammensetzung
durch einheitliches Mischen aller Ausgangsmaterialien in einem mechanischen
Mixer, wie einem Mischer, einem Kneter, einem Banbury-Mixer, einer
Walze oder einem Extruder hergestellt werden. Alternativ kann sie
erhalten werden durch Mischen einiger Ausgangsmaterialien in einem
mechanischen Mixer und nachfolgendes Zugeben der verbleibenden Komponenten
und sie einheitlich mischen. Sie kann auch erhalten werden als gefärbte Granalien
(gefärbte
Pellets) durch Kneten der Ausgangsmaterialien, die zuvor in einem
trockenen Zustand gemischt worden sind, in einem geschmolzenen Zustand
unter Verwenden eines geheizten Extruders, um eine einheitliche
Mischung zu erhalten, Extrudieren der Mischung zu einer Nadelform
und nachfolgendes Schneiden davon in Stücke einer erwünschten
Länge.
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Zusätzlich kann
eine Muttermischung der gefärbten
thermoplastischen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
erhalten werden durch ein optional gewähltes Verfahren. Zum Beispiel
kann sie erhalten werden durch Mischen eines kristallinen thermoplastischen
Harzes als die Muttermischung-Basis,
in einer Pulver- oder Pelletform, und Färbemittel in einem mechanischen
Mixer, wie einem Freifallmischer oder einem Super-Mixer, zum Pelletieren
oder groben Granulieren der Mischung durch das Heißschmelzverfahren
unter Verwenden eines Extruders, eines Chargenkneters, eines Walzenkneters
oder dergleichen. Eine Muttermischung kann auch erhalten werden
durch Zugeben von Färbemitteln
zu einem thermoplastischen Harz für eine Muttermischung, die
in einem geschmolzenen Zustand nach der Synthese verbleibt, und
dann Entfernen des Lösungsmittels.
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann gegossen werden durch verschiedene Prozeduren, die in allgemeinem
Gebrauch sind. Zum Beispiel kann sie aus gefärbten Pellets gegossen werden
unter Verwenden einer Gießmaschine
wie einen Extruder, eine Spritzgieß-Maschine oder eine Walzenmühle. Zusätzlich kann
sie gegossen werden durch Mischen eines thermoplastischen Harzes
in einer Pellet- oder Pulverform, pulverisierter Färbemittel
oder verschiedener Hilfsmittel, die wie nötig verwendet werden, in einem
geeigneten Mixer und Gießen
dieser Mischung unter Verwenden einer Gießmaschine. Es ist auch möglich, ein
Färbemittel
zu einem Monomer zu geben, das einen geeigneten Polymerisationskatalysator
enthält,
diese Mischung zu polymerisieren in ein erwünschtes kristallines thermoplastisches Harz,
und dieses Harz durch ein geeignetes Verfahren zu gießen. Gießen kann
erreicht werden durch beliebige Gießverfahren, die in allgemeinem
Gebrauch sind, einschließlich
Spritzgießen,
Extrusionsgießen,
Kompressionsgießen,
Schäumen,
Blasformen, Vakuumgießen,
Spritzblasformen, Rotationsgießen,
Kalandrieren und Gießen
aus der Lösung.
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[Effekt der Erfindung]
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Die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
zeigt die Fähigkeit, einheitlich
gefärbt
zu werden, weil der schwarze Farbstoff, der als ein Färbemittel
darin enthalten ist, gut in der Dispergierbarkeit und Löslichkeit
im kristallinen Harz ist, und dieser Effekt bemerkenswert ist in
einer gefärbten thermoplastischen
Harzzusammensetzung, die ein faserförmiges Verstärkungsmaterial
enthält.
Zusätzlich
ist, weil der schwarze Farbstoff eine ausgezeichnete Lichtechtheit
hat, die Ausbleichgeschwindigkeit langsam und der Farbton ändert sich
kaum während
des Ausbleichens.
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Auch
wirken viele der Hilfsmittel, die zum Verleihen verschiedener Funktionen
für kristalline
thermoplastische Harze verwendet werden, zum Anheben ihrer Kristallisationstemperatur
oder Verringern des Oberflächenglanzes
und des Erscheinungsbildes von gegossenen Produkten. Im Gegensatz
dazu besitzt, sogar wenn derartige Hilfsmittel enthalten sind, die
gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
eine Kristallisationstemperatur, die durch den darin als Färbemittel
enthaltenen schwarzen Farbstoff abgesenkt ist, und der Glanz und
das Erscheinungsbild des gegossenen Produktes werden verbessert.
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Weil
die gefärbte
thermoplastische Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
eine verringerte Kristallisationstemperatur besitzt (um nicht weniger
als 10 % beispielsweise), im Vergleich zum ursprünglichen thermoplastischen
Harz, das den schwarzen Farbstoff als ein Färbemittel nicht enthält, kann
die Temperatur der Form zum Gießen
verringert werden. Weil die Schrumpfung des gegossenen Produktes
beim Kühlen verringert
ist durch Ausführen
des Gießens
bei einer verringerten Form-Temperatur, verbessert sich die Gießpräzision derart,
dass die Anisotropie der Festigkeit des gegossenen Produktes gut
verringert werden kann und die räumliche
Stabilität
während
des Erwärmens
ausgezeichnet ist. Aus diesem Grund ist die Zusammensetzung der
vorliegenden Erfindung ziemlich wirksam beim Erzeugen eines präzise gegossenen
Produktes, das rigorosen Erfordernissen einer räumlichen Präzision unterliegt. Zusätzlich,
weil die Temperatur der Form zum Gießen verringert werden kann,
kann die Verfestigungszeit für
das gegossene Produkt verkürzt
werden und die Ausrüstungskosten
für den
Form-Heizer können
gespart werden, so dass ein großes
gegossenes Produkt erhalten werden kann unter Verwenden einer relativ
kleinen Ausrüstung.
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Zusätzlich ist
es gemäß des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung zum Verringern der Kristallisationstemperatur
eines thermoplastischen Harzes möglich,
die Kristallisationstemperatur zu verringern (um nicht weniger als
10 °C beispielsweise),
im Vergleich zum ursprünglichen
thermoplastischen Harz, das keinen schwarzen Farbstoff enthält, durch
Aufnehmen des schwarzen Farbstoffs in ein kristallines thermoplastisches Harz.
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Außerdem verbessert
sich gemäß des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung zum Gießen einer gefärbten thermoplastischen
Harzzusammensetzung, weil die Schrumpfung des gegossenen Produktes
beim Kühlen
verkleinert wird, die Gießpräzision derart,
dass die Anisotropie der Festigkeit des gegossenen Produktes gut
reduziert wird und die räumliche
Stabilität
während
des Erwärmens
ausgezeichnet ist; es ist möglich, effizient
ein präzise
gegossenes Produkt zu erzeugen, dass rigorosen Erfordernissen der
räumlichen
Präzision unterliegt.
Zusätzlich
kann die Verfestigungszeit für
das gegossene Produkt verkürzt
werden und die Ausrüstungskosten
für den
Form-Heizer können
gespart werden, derart, dass ein großes gegossenes Produkt erhalten
werden kann unter Verwenden einer relativ kleinen Ausrüstung.
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Außerdem besitzt
das faserverstärkte,
aus einem gefärbten
thermoplastischen Harz gegossene Produkt der vorliegenden Erfindung
einen/ein ausgezeichneten/ausgezeichnetes Glanz und Erscheinungsbild
und zeigt die Fähigkeit,
einheitlich gefärbt
zu sein, und weil der darin als Färbemittel enthaltene schwarze
Farbstoff eine ausgezeichnete Lichtechtheit hat, ist die Ausbleichgeschwindigkeit
langsam und der Farbton ändert
sich kaum während
des Ausbleichens.
-
[BEISPIELE]
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter mittels der
folgenden Beispiele beschrieben, die nicht als begrenzend verstanden
werden sollen.
-
Die
Produktionsbeispiele 1 bis 13 betreffen die Produktion des schwarzen
Farbstoffs in der vorliegenden Erfindung durch eine Reaktion von
herkömmlichem
Nigrosin und dem anionischen oberflächenaktiven Mittel von (a)
bis (d) oben.
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Produktionsbeispiel 1 – Beispiel
der Produktion eines schwarzen Farbstoffs –
-
50
g eines Polyoxyethylenaryletherphosphorsäureesters (hergestellt von
Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Handelsname: Plysurf AL) wurde
in 1000 g Wasser dispergiert; 100 g Spirint Black AB (Handelsname
für ein
Nigrosin, hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd. ) wurde
zugegeben. Nachdem diese Mischung bei Raumtemperatur 3 Stunden lang
umgesetzt wurde, wurde das Reaktionsprodukt durch Filtration gesammelt;
der herausgefilterte Kuchen wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet,
um eine Ausbeute von 143 g (Ausbeute 95 %) eines schwarzen Farbstoffs
zu ergeben.
-
Produktionsbeispiele 2
bis 13 – Beispiele
der Produktion von schwarzen Farbstoffen –
-
Schwarze
Farbstoffe wurden auf dieselbe Weise wie im Produktionsbeispiel
1 erhalten, mit der Ausnahme, dass das in Produktionsbeispiel 1
verwendete Polyoxyethylenaryletherphosphorsäureester durch jede Verbindung
(anionisches oberflächenaktives
Mittel), die in Tabelle 1 gezeigt ist, ersetzt wurde. In den Produktionsbeispielen
5, 6, 7, 10 und 13 wurde jedoch Spirit Black AB (Handelsname für Nigrosin,
hergestellt von Orient Chemical Industries Ltd.) durch Spirit Black
SB (Handelsname für
Nigrosin, hergestellt von Orient Chemical Industries Ltd.) ersetzt.
-
-
-
Die
Beispiele 1 bis 18 und Vergleichsbeispiele 1 bis 8 betreffen die
schwarzen Polyamidharzzusammensetzungen, die kein faserförmiges Verstärkungsmaterial
enthalten.
-
In
den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden
gefärbte
gegossene Stücke
[48 × 86 × 3 (mm)]
hergestellt und bewertet im Hinblick auf das Erscheinungsbild und
den Oberflächenglanz.
-
Beispiel 1
-
1000
g eines Polyamidharzes (hergestellt von Dupont, Handelsname: Zytel
101L-NC10) und 30
g des schwarzen Farbstoffs des Produktionsbeispiels 1 wurden in
einem Edelstahlfreifallmischer angeordnet und kräftig 20 Minuten lang gerührt.
-
Diese
Mischung wurde in einem geschmolzenen Zustand bei 300 °C unter Verwenden
eines Entgasungsextruders (hergestellt von Enpura Sangyo, Handelsname:
E30SV) geknetet und durch ein herkömmliches Verfahren behandelt,
um gefärbte
Pellets zu ergeben, die bei 120 °C
6 Stunden lang in Vakuum getrocknet wurden.
-
Nach
dem Pellet-Trocknen wurde ein Teststück bei 280 bis 300 °C durch ein
gewöhnliches
Verfahren unter Verwenden einer Spritzgießmaschine (hergestellt von
Kawaguchi Tekko, Handelsname: KM-50C) hergestellt. Ein bläulichschwarzes
gegossenes Teststück
mit einer guten Kompatibilität
zwischen dem Harz und dem Farbstoff [48 × 86 × 3 (mm)] wurde erhalten. Die
Ergebnisse der Bewertung und Messung des Erscheinungsbildes und
Oberflächenglanzes
dieses gegossenen Teststückes
sind in Tabelle 2 gezeigt.
-
Erscheinungsbild (visuelle
Bewertung des Färbungszustandes)
-
Das
Teststück
wurde visuell unter STANDARD LICHT C (JIS L0804) untersucht, um
seinen Färbungszustand
zu bewerten.
-
Bewertungskriterien
zum Färben
-
-
- ☐:
- einheitlich und kräftig gefärbt.
- o:
- einheitlich gefärbt.
- Δ:
- teilweise nicht einheitlich
gefärbt.
- x:
- total uneinheitlich
gefärbt.
-
Messbedingungen
für den
Oberflächenglanz
-
Der
Oberflächenglanz
wurde gemäß JIS K7105
unter Verwenden eines Glanzmessers (HG-268, hergestellt von Suga
Test Instruments Ltd.) gemessen, um einen 60°-Spekular-Glanz zu bestimmen.
-
Beispiele 2 bis 5
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch jeden schwarzen Farbstoff,
der in Tabelle 2 gezeigt ist, ersetzt wurde, wurde ein einheitlich
schwarzes gegossenes Teststück
mit einem guten Erscheinungsbild und Oberflächenglanz [48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Das Erscheinungsbild und der Oberflächenglanz wurden auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle
2 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Unter
Verwenden eines Polyamidharzes ohne den schwarzen Farbstoff des
Produktionsbeispiels 1 (ursprüngliches
Harz) wurde ein gegossenes Teststück auf dieselbe Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt. Das Erscheinungsbild und der Oberflächenglanz
wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch Spirit Black AB ersetzt
wurde (Handelsname für
Nigrosin, hergestellt von Orient Chemical Industries Ltd.), wurde
ein einheitlich schwarzes gegossenes Teststück mit einem guten Erscheinungsbild
und Oberflächenglanz
[48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Das Erscheinungsbild und der Oberflächenglanz wurden auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle
2 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch Spirit Black SB (Handelsname
für Nigrosin,
hergestellt durch Orient Chemical Industries Ltd.) ersetzt wurde,
wurde ein einheitlich schwarzes gegossenes Teststück mit einem
guten Erscheinungsbild und Oberflächenglanz [48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Erscheinungsbild und Oberflächenglanz wurden auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle
2 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch Carbon Black ersetzt
wurde, wurde ein nicht einheitlich schwarzes gegossenes Teststück [48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten.
-
Das
Erscheinungsbild und Oberflächenglanz
wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 gezeigt.
-
[TABELLE
2] Bewertung des Erscheinungsbilds und des Oberflächenglanzes
-
In
den Beispielen 6 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 5 bis 8 wurden
gefärbte
Pellets (2 mm Durchmesser × 2
mm) hergestellt und Kristallisationstemperatur-Differenzen wurden bestimmt unter Verwenden
eines Differentialscanningkalorimeters.
-
Beispiel 6
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1000
g eines Polyamidharzes (hergestellt von Dupont, Handelsname: Zytel
101L-NC10) und 30
g des schwarzen Farbstoffes des Produktionsbeispiels 1 wurden in
einem Edelstahlfreifallmischer angeordnet und kräftig 20 Minuten lang gerührt. Diese
Mischung wurde in einem geschmolzenen Zustand bei 270 °C unter Verwenden
eines Entgasungsextruders (hergestellt von Enpura Sangyo, Handelsname:
E30SV) geknetet und durch ein herkömmliches Verfahren behandelt,
um einheitlich gefärbte
Pellets mit gutem Erscheinungsbild und Oberflächenglanz zu ergeben (2 mm
Durchmesser × 2
mm), die bei 120 °C
6 Stunden lang im Vakuum getrocknet wurden.
-
Gemäß JIS K7121
wurden diese Pellets wie geeignet für die innere Form der Messzelle
eines Differentialscanningkalorimeters (hergestellt von Seiko Denshi
Kogyo, Handelsname: DSC6100) geschnitten, darin gleichmäßig untergebracht,
und mit einem Deckel darauf angeordnet immobilisiert. Eine DSC-Kurve,
die durch Messen des Schmelzpunktes und der Kristallisationstemperatur
der Pellets unter Verwenden des Differentialscanningkalorimeters
erhalten wurde, ist in 1 gezeigt.
-
Messbedingungen für Differentialscanningkalorimetrie
(DSC)
-
Die
Probe wurde von Raumtemperatur auf 300 °C bei einer Geschwindigkeit
von 20 °C/min
erwärmt und
die Peak-Schmelztemperatur wurde bestimmt. Nachdem die Temperatur
bei 300 °C
3 Minuten lang konstant gehalten wurde, wurde die Probe auf Raumtemperatur
mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min
gekühlt, und
die extrapolierte Kristallisationsinitiationstemperatur (TIC), die Peak-Kristallisationstemperatur und die extrapolierte
Kristallisationsendtemperatur (TEC) wurden
bestimmt.
-
Wenn
man die Peak-Schmelztemperatur als Schmelzpunkt (TPM)
nimmt, die Peak-Kristallisationstemperatur
als Kristallisationstemperatur (TPC), und
die Kristallisationstemperatur des Harzes, das keine schwarze Verbindung
(ursprüngliches
Harz) enthält,
als T0 PC, wird die
Kristallisationstemperaturdifferenz ΔTPC ausgedrückt als
die Differenz zwischen der Kristallisationstemperatur T0 PC des ursprünglichen Harzes und der Kristallisationstemperatur
TPC der gefärbten Harzzusammensetzung,
d.h. ΔTPC = T0 PC – TPC.
-
Kristallisationstemperaturdifferenz Δ0 PC = T0 PC (Kristallisationstemperatur
des ursprünglichen
Harzes) – TPC (Kristallisationstemperatur der gefärbten Harzzusammensetzung)
-
Wie
bestimmt durch DSC sind die Schmelzpunkte, extrapolierten Kristallisationsinitiationstemperaturen,
Kristallisationstemperaturen und die extrapolierten Kristallisationsendtemperaturen
und die Kristallisationstemperatur-Differenzen vom ursprünglichen
Harz in Tabelle 3 gezeigt.
-
Beispiele 7 bis 18 und
Vergleichsbeispiele 5 bis 8
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 6 wurden getrocknete Pellets erhalten.
In den Beispielen 7 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 8
wurde jedoch der schwarze Farbstoff des Produktionsbeispiels 1,
der in Beispiel 6 verwendet wurde, durch jeden schwarzen Farbstoff
oder schwarzes Pigment ersetzt, der/das in Tabelle 3 gezeigt ist.
In dem Vergleichsbeispiel 5 wurde das ursprüngliche Harz, das nicht den
schwarzen Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 enthielt, der in
Beispiel 6 verwendet wurde, verwendet.
-
Jedes
Beispiel wurde einer Differentialscanningkalorimetrie auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 6 unterzogen. Die Schmelzpunkte, extrapolierten
Kristallisationsinitiationstemperaturen, Kristallisationstemperaturen
und extrapolierten Kristallisationsendtemperaturen und Kristallisationstemperatur-Differenzen
vom ursprünglichen
Harz sind in Tabelle 3 gezeigt. Eine DSC-Kurve, die in Vergleichsbeispiel
5 erhalten wurde, und eine DSC-Kurve, die in Vergleichsbeispiel
6 erhalten wurde, sind in den 2 bzw. 3 gezeigt.
-
-
In
Tabelle 3 ist T0 PC°C in der
Spalte für
TPC°C
des ursprünglichen
Harzes des Vergleichsbeispiels 5 angegeben.
-
Beispiele
19 bis 23, 24 und Vergleichsbeispiele 9 bis 13 betreffen die schwarzen
Polyamidharzzusammensetzungen, die faserverstärkt sind durch Enthalten von
Glasfaser.
-
In
den Beispielen 19 bis 21 und Vergleichsbeispielen 9 bis 10 wurden
gefärbte
gegossene Teststücke [48 × 86 × 3 (mm)]
hergestellt und ihr Erscheinungsbild und Oberflächenglanz wurden bewertet und
gemessen.
-
Beispiel 19
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500
g eines faserverstärkten
Polyamidharzes (hergestellt von Dupont, Handelsname: 70G-33L) und 15
g des schwarzen Farbstoffes des Produktionsbeispiels 1 wurden in
einem Edelstahlfreifallmischer angeordnet und kräftig 1 Stunde lang gerührt.
-
Diese
Mischung wurde in einem geschmolzenen Zustand bei 300 °C unter Verwenden
eines Entgasungsextruders (hergestellt von Enpura Sangyo, Handelsname:
E30SV) geknetet und durch ein herkömmliches Verfahren behandelt,
um gefärbte
Pellets zu ergeben, die bei 120 °C
6 Stunden lang im Vakuum getrocknet wurden.
-
Nach
dem Pellettrocknen wurde ein Teststück bei 280 bis 300 °C durch ein
gewöhnliches
Verfahren unter Verwenden einer Spritzgießmaschine (hergestellt von
Kawaguchi Tekko, Handelsname: KM-50C) hergestellt. Ein bläulichschwarzes
gegossenes Teststück
mit einer guten Kompatibilität
zwischen dem Harz und dem Farbstoff [48 × 86 × 3 (mm)] wurde erhalten. Die
Ergebnisse der Bewertung und Messung des Erscheinungsbildes und
Oberflächenglanzes
dieses gegossenen Teststückes
sind in Tabelle 4 gezeigt.
-
Beispiele 20 und 21
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 19, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch jeden schwarzen Farbstoff,
der in Tabelle 4 gezeigt ist, ersetzt wurde, wurde ein einheitlich
und kräftig
schwarzes gegossenes Teststück
[48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung und Messung des Erscheinungsbildes
und des Oberflächenglanzes
dieses gegossenen Teststückes
sind in Tabelle 4 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 9
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 19, mit der Ausnahme, das der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch Spirit Black AB (Handelsname
für Nigrosin,
hergestellt von Orient Chemical Industries Ltd.) ersetzt wurde,
wurde ein schwarzes gegossenes Teststück mit schlechtem Oberflächenglanz
[48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung und Messung des Erscheinungsbildes
und des Oberflächenglanzes
dieses gegossenen Teststückes
sind in Tabelle 4 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 10
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Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 19, mit der Ausnahme, dass der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 durch Carbon Black ersetzt
wurde, wurde ein schwarzes gegossenes Teststück mit schlechtem Oberflächenglanz
[48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Die Ergebnisse der Bewertung und Messung des Erscheinungsbildes
und des Oberflächenglanzes
dieses gegossenen Teststücks
sind in Tabelle 4 gezeigt.
-
[TABELLE
4] Bewertung des Erscheinungsbildes und des Oberflächenglanzes
-
In
den Beispielen 22 und 23 und Vergleichsbeispielen 11 bis 13 wurden
gefärbte
Pellets (2 mm Durchmesser × 2
mm) erhalten und die Kristallisationstemperatur-Differenzen wurden bestimmt unter Verwenden
eines Differentialscanningkalorimeters.
-
Beispiel 22
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1000
g eines faserverstärkten
Polyamidharzes (hergestellt von Dupont, Handelsname: 70G-33L) und 30
g des schwarzen Farbstoffs des Produktionsbeispiels 1 wurden in
einem Edelstahlfreifallmischer angeordnet und kräftig 20 Minuten lang gerührt.
-
Diese
Mischung wurde in einem geschmolzenen Zustand bei 270 °C unter Verwenden
eines Entgasungsextruders (hergestellt von Enpura Sangyo, Handelsname:
E30SV) geknetet und durch ein herkömmliches Verfahren behandelt,
um einheitlich gefärbte
Pellets mit einem guten Erscheinungsbild und Oberflächenglanz
zu ergeben (2 mm Durchmesser × 2
mm), die bei 120 °C
6 Stunden lang im Vakuum getrocknet wurden.
-
Gemäß JIS K7121
wurden der Schmelzpunkt und die Kristallisationstemperatur dieser
Pellets auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 bestimmt. Eine DSC-Kurve,
die durch diese Messung erhalten wurde, ist in 4 gezeigt.
-
Beispiel 23 und Vergleichsbeispiele
11 bis 13
-
Auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 22 wurden gefärbte Pellets erhalten. In Beispiel
23 und den Vergleichsbeispielen 12 und 13 wurde jedoch der schwarze
Farbstoff des Produktionsbeispiels 1, der in Beispiel 22 verwendet
wurde, durch jeden schwarzen Farbstoff oder schwarzes Pigment, der/das
in Tabelle 5 gezeigt ist, ersetzt. Im Vergleichsbeispiel 11 wurde
das ursprüngliche
Harz, das nicht den schwarzen Farbstoff des Produktionsbeispiels
1 enthielt, der in Beispiel 22 verwendet wurde, verwendet.
-
Der
Schmelzpunkt und die Kristallisationstemperatur der Pellets wurden
gemäß JIS K7121
bestimmt, unter Verwenden eines Differentialscanningkalorimeters
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6. Eine DSC-Kurve, die durch
diese Messung erhalten wurde, ist in 5 gezeigt.
-
-
In
Tabelle 5 ist T0 PC°C in der
Spalte für
TPC°C
des ursprünglichen
Harzes des Vergleichsbeispiels 11 angegeben.
-
Beispiel 24: Test, der
den Oberflächenglanz
verschiedener faserverstärkter
gegossener Teststücke
vergleicht, die bei verschiedenen Form-Temperaturen und Einspritzzeiten
beim Gießen
erhalten wurden
-
Unter
Verwenden eines faserverstärkten
Polyamidharzes und 30 g von jedem in Tabelle 6 gezeigten schwarzen
Farbstoff wurden getrocknete gefärbte
Pellets auf dieselbe Weise wie in Beispiel 19 erhalten. Unter Verwenden
des Polyamidharzes ohne jeglichen schwarzen Farbstoff (ursprüngliches
Harz), wurden getrocknete Pellets auf dieselbe Weise wie in Beispiel
19 erhalten.
-
Unter
Verwenden einer Spritzgießmaschine
(hergestellt von Kawaguchi Tekko, Handelsname: KM-50C) bei jeder
Form-Temperatur und Einspritzzeit, die in Tabelle 6 gezeigt sind,
wurden gegossene Teststücke
[48 × 86 × 3 (mm)]
erhalten. Die Ergebnisse der Messung des Oberflächenglanzes dieser gegossenen Teststücke sind
in Tabelle 6 gezeigt.
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Die
zuvor erwähnte
Form-Temperatur ist die Temperatur einer Form zum Kühlen und
Verfestigen eines geschmolzenen Harzes, das darin eingefüllt ist.
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Die
zuvor erwähnte
Einspritzzeit ist eine Zeitdauer, während der ein Druck auf die
Schraube ausgeübt wird
(Zeitdauer, während
der ein Druck auf das Harz ausgeübt
wird, das eingespritzt wird), einschließlich der Zeiten, die für die Harz- Fluidisierung, Kavitätsfüllung und
die Aufrechterhaltung des Druckes erforderlich sind.
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[TABELLE 6]
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Beziehung
zwischen Form-Temperatur und Einspritzzeit beim Gießen versus
Oberflächenglanz
des gegossenen Teststückes
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In
Tabelle 6 ist die Rate der Unabhängigkeit
definiert als das Verhältnis
des Oberflächenglanzes,
der bei einer Einspritzzeit von 1,2 Sekunden erhalten wird, zum
Oberflächenglanz,
der bei einer Einspritzzeit von 0,6 Sekunden erhalten wird; wenn
die Rate der Nicht-Abhängigkeit
steigt, ist der Oberflächenglanz
des gegossenen Produktes weniger durch die Einspritzzeit beeinflusst.
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Von
Tabelle 6 ist es evident, dass der Oberflächenglanz eines Produktes,
gegossen unter Verwenden der gefärbten
thermoplastischen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung,
weniger durch die Form-Temperatur
und die Einspritzzeit beeinflusst ist, als ein Produkt, gegossen
unter Verwenden einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, die
mit herkömmlichem
Nigrosin gefärbt
ist, und ein Produkt, gegossen unter Verwenden des ursprünglichen
Harzes.
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Beispiel
25 und Vergleichsbeispiel 14 betreffen schwarze Polybutylenterephthalat-Harzzusammensetzungen,
die kein faserförmiges
Verstärkungsmaterial
enthalten.
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Beispiel 25
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500
g eines Polybutylenterephthalatharzes (hergestellt von Dupont, Handelsname:
PBT400) und 15 g des schwarzen Farbstoffs des Produktionsbeispiels
1 wurde in einem Edelstahlfreifallmischer angeordnet und 1 Stunde
lang kräftig
gerührt.
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Diese
Mischung wurde in einem geschmolzenen Zustand bei 250 °C unter Verwenden
eines Entgasungsextruders (hergestellt von Enpura Sangyo, Handelsname:
E30SV) geknetet und behandelt durch ein herkömmliches Verfahren, um gefärbte Pellets
zu ergeben, die bei 120 °C
6 Stunden lang im Vakuum getrocknet wurden. Gemäß JIS K7121 wurden diese Pellets
einer Differentialscanningkalorimetrie auf dieselbe Weise wie in
Beispiel 6 unterzogen, um ihren Schmelzpunkt und ihre Kristallisationstemperatur
zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 14
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Unter
Verwenden des ursprünglichen
Harzes ohne den schwarzen Farbstoff des Produktionsbeispiels 1 wurden
trockene Pellets auf dieselbe Weise wie in Beispiel 25 hergestellt.
Gemäß JIS K7121
wurden diese Pellets einer Differentialscanningkalorimetrie auf
dieselbe Weise wie in Beispiel 6 unterzogen, um ihren Schmelzpunkt
und die Kristallisationstemperatur zu bestimmen. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 7 gezeigt.
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In
Tabelle 7 ist TOPC °C
in der Spalte für
TPC°C des
ursprünglichen
Harzes des Vergleichsbeispiels 14 angegeben.
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[Kurze Beschreibung der
Zeichnungen]
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[1]
DSC-Kurve, erhalten in Beispiel 6.
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[2]
DSC-Kurve, erhalten in Vergleichsbeispiel 5.
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[3]
DSC-Kurve, erhalten im Vergleichsbeispiel 6.
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[4]
DSC-Kurve, erhalten in Beispiel 22.
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[5]
DSC-Kurve, erhalten in Vergleichsbeispiel 11.