JP2017513737A - 長いガラス繊維が充填された材料の発泡技術 - Google Patents
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Abstract
Description
発泡部品である厚みが3ミリメートルの実施例1−4および1−5の重量低減は、同じ厚みの実施例1−1、1−2および1−3の基準部品に比べ、表2からわかるように使用したSTAMAX(商標)の全ての異なるグレードについてほぼ30%であった。本明細書に開示されるプロセスを用いることにより、例えば射出減圧といった如何なる追加の処理条件なしで、重量低減を達成することができる。
図1A〜図1Fは、同一サイズの中実部品である実施例1−1に比べて重量低減が30%である実施例1−4の発泡プラークの切断部分を示している。図1からわかるように、最終的な部品の発泡セルは良好に分配されている。実施例1−5についての横断面および流れ方向の断面は、20%より大きい重量低減を示した。図2A〜図2Fからわかるように、表層は、ゲートに近いほど良好に画成されているが、端部に向かってより厚い。セル構造は、あらゆる部分において類似しているように見える。図2A〜2Fは、同一寸法の中実部品である実施例1−2に比べて重量低減が20%である実施例1−5の発泡プラークの切断面を示している。
この実施例において見いだされたことは、発泡剤(foaming agent)の添加が、射出成形されたプラークの収縮を低下させることである。厚みの測定は、発泡させないプラークの厚みが2.85ミリメートルであり、かつ発泡させたものの測定厚みが2.92ミリメートル〜2.96ミリメートルであることを示した。
繊維長さは、長い繊維を充填した材料の機械的な性能において重要なパラメータである。繊維長さの測定は、あらゆる発泡条件および基準点としての発泡なしの条件について、パージ上で実行した。パージとは別に、全てのサンプルについて、プラークの遠端から20ミリメートルの流路の終端において測定を実行し、かつ殆どのサンプルについてゲートの後方の位置、すなわちゲートの20ミリメートル後方において繊維の測定を実行した。
中実部品、ならびに発泡部品について灰分の含有量を測定した。実施例5−1および5−3は組成1から製造し、実施例5−1は中実、実施例5−3は発泡させた。実施例5−2および5−4は組成2から製造し、実施例5−3は中実、実施例5−4は発泡させた。測定は3箇所および湯口内のプラス1箇所で行い、その結果は図9に示されているが、ミリメートルで測定した流動長さを横軸に示し、パーセントの灰分含有量は縦軸に示してある。第1の測定値は湯口の内部のものであり、−10ミリメートルで示されている。0点は部品のゲートであるとみなされる。
MuCell(商標)法および本明細書に開示される方法についての流路に沿った密度分布の結果は図10に示されているが、g/cm3で測定した密度はmmで測定した流動長さに対してプロットされている。サンプル10−1および10−2は表1に記載されている組成5のポリプロピレンの同じグレードから製造し、サンプル10―3および10―4は表1に記載されている組成2のポリプロピレンのサンプルグレードから製造した。サンプル10−1および10−3は、本明細書に開示される方法により45立方センチメートル毎秒(cm3/s)の射出率で加工し、サンプル10−2および10−4はMuCell(商標)法により100cm3/sの射出率で加工した。図10からわかるように、サンプル10−1および10−3は均一な密度分布を示しており、流れの始端と終端との間の違いは無視できる。これとは反対に、サンプル10−2および10−4は最大で10%の差を示しており、サンプル10−2および10−4についての射出率がサンプル10−1および10−3のそれより倍以上であることを考慮するとさらに硬い。密度分布は、モールド成形した任意の製品の特性および最終的な性能について影響し得る。
曲げ特性は、ISO 178:2001/Amd 1:2004の等方曲げ強度に従い、平方メートル当たりニュートン(N/m2)で測定した。図12A〜図12Dは結果を図示しているが、本明細書に開示される方法で加工したサンプルは、MuCell(商標)法で加工したサンプルに比べると、等方曲げ強度がより高いことが認められる。サンプル12A1−4は表1の組成1から製造し、サンプル12B1−B4は表1の組成2から製造し、サンプル12C1−4は表1の組成4から製造し、かつサンプル12D1−4は表1の組成5から製造した。各サンプル12A1−2、12B1−2、12C1−2および12D1−2は発泡させなかったが、サンプル12A3−4、12B3−4、12C3−4および12D3−4は発泡により20%重量低減されている。サンプル12A1、12A3、12B1、12B3、12C1、12C3、12D1および12D3は本明細書に開示される方法で製造し、サンプル12A2、12A4、12B2、12B4、12C2、12C4、12D2および12D4はMuCell(商標)法で製造した。サンプル12A3、12A4、12B3、12B4、12C3、12C4、12D3および12D4は、中実のサンプルに比べると20%重量低減されている。図12A〜図12Dからわかるように、本明細書に開示される方法で製造したサンプルは、曲げ強さがより高い。例えば、曲げ特性は、本明細書に開示される方法による発泡サンプルの方が、MuCell(商標)法で製造した発泡サンプルよりも高い。
耐衝撃性をISO 6603−2:2000(A3)に従って測定した。サンプル13A1〜13A6は表2の組成1で製造し、サンプル13B1〜13B2は表1の組成5で製造した。サンプル13A1、13A2、13B1および13B2は発泡なしで製造した。サンプル13A3、13A4、13B3および13B4は発泡により製造されて20%重量低減されており、サンプル13A3および13B3は本明細書に開示される方法で製造し、サンプル13A4および13B4はMuCell(商標)法で製造した。サンプル13A5、13A6、13B5および13B6は発泡により製造されて30%重量低減されているが、サンプル13A5および13B5は本明細書に開示される方法で製造し、かつサンプル13A6および13B6はMuCell(商標)法で製造した。17mm変位の貫通エネルギをミリメータ当たりジュール(J/mm)で測定し、図13Aおよび図13Bにプロットした。図13Aおよび図13Bからわかるように、本明細書に開示される方法で加工したサンプルの耐衝撃性は、MuCell(商標)法で加工したサンプルに比べてより高い。加えて、サンプル13A3、13A4、13B3および13B4の貫通エネルギの低下については、サンプル13A3および13B4の方が小さいが、その両方が本明細書に開示される方法で加工されていて、おそらくは各部品の内部のより長い繊維によるものである。
発泡部品を製造する方法であって:その長いガラス繊維がモールド成形の前の全長を有している、長いガラス繊維を充填したポリマ材料を、射出成形機のホッパに導入すること;長いガラス繊維を充填したポリマ材料を溶融させて融解物を形成すること;その可塑化ユニットの回転部分と固定部分の間にシールが配置されている射出成形機の可塑化ユニットを発泡剤(blowing agent)で加圧すること;可塑化ユニットの回転部分と固定部分との間にシールを有すること;射出成形機のバレルとホッパとの間に取り付けられているエアロックで可塑化ユニットを密封すること;発泡剤の圧力を高めると共に射出成形機の背圧を高めて融解物と発泡剤を均質化させること;および、発泡部品を製造すること;発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長は、加圧された可塑化ユニットなしに製造された類似の寸法の発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長よりも長いあるいは等しい、方法。
発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長は、類似の寸法の非発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長よりも長いあるいは等しい、実施形態1に記載の方法。
発泡剤はガス状発泡剤である、実施形態1または2に記載の方法。
発泡剤は、二酸化炭素、重炭酸ナトリウム、アジドコンパウンド、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、モノナトリウムクエン酸塩、水との反応により水素を放出する軽金属、塩素化炭化水素、クロロフルオロカーボン類、アゾジカルボンアミド、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トリクロロモノフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロメタン、有機カルボン酸(例えばギ酸、酢酸、しゅう酸、リシノール酸、および、その他)、ペンタン、ブタン、エタノール、アセトン、酸素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、実施形態3に記載の方法。
発泡剤は、窒素ガス、酸素ガス、炭酸ガス、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、実施形態4に記載の方法。
発泡部品の重量は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べ5%以上減少している、実施形態1から5のいずれか一つに記載の方法。
発泡射出プラークは、非発泡射出プラークに比べて厚みの収縮が10%少ない、実施形態1から6のいずれか一つに記載の方法。
発泡射出プラークの厚みの収縮は、非発泡射出プラークに比べて50%少ない、実施形態1から7のいずれか一つに記載の方法。
発泡剤の圧力と射出成形機の背圧は、0メガパスカル以上異なる、実施形態1から8のいずれか一つに記載の方法。
発泡剤の圧力あるいは射出成形機の背圧は、0から10メガパスカルである、実施形態1から9のいずれか一つに記載の方法。
射出成形機の背圧と発泡剤の圧力の差は、0から5メガパスカルである、実施形態1から10のいずれか一つに記載の方法。
ポリマ材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、実施形態1から11のいずれか一つに記載の方法。
発泡部品を製造する際の射出成形機の射出圧力は、長いガラス繊維を含む非発泡部品を製造するときの射出圧力に比べて10%以上低い、実施形態1から12のいずれか一つに記載の方法。
請求項1から13のいずれか一項に記載の方法により製造されたポリマ部品。
発泡部品であって、長いガラス繊維が充填されたポリマ材料を含み、その長いガラス繊維は、発泡部品をモールド成型する前の最初の長さと発泡部品をモールド成型した後の最終的な長さとを有しており、その発泡部品における長いガラス繊維のモールド成型した後の長さは、加圧された可塑化ユニットなしに製造された類似の寸法の発泡部品における長いガラス繊維のモールド成型した後の長さよりも長いあるいは等しい、発泡部品。
ポリマ材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、実施形態15に記載の発泡部品。
発泡部品における長いガラス繊維の最終的な長さは、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べて増加している、実施形態15または16に記載の発泡部品。
発泡部品の重量は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べ5%以上減少している、実施形態15から17のいずれか一つに記載の発泡部品。
発泡射出プラークは、非発泡射出プラークに比べて厚みの収縮が10%少ない、実施形態15から18のいずれか一つに記載の発泡部品。
発泡部品は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品における長いガラス繊維の数以上の長いガラス繊維を有している、実施形態15から19のいずれか一つに記載の発泡部品。
発泡部品の厚みは、長いガラス繊維を含む非発泡部品の厚みより、50%以上増加している、実施形態15から20のいずれか一つに記載の発泡部品。
Claims (20)
- 発泡部品を製造する方法であって:
長いガラス繊維を充填したポリマ材料を、射出成形機のホッパに導入する工程であって、ここで前記長いガラス繊維がモールド成形の前の全長を有している工程と;
前記長いガラス繊維を充填したポリマ材料を溶融させて融解物を形成する工程と;
前記射出成形機の可塑化ユニットを発泡剤で加圧する工程であって、ここで前記可塑化ユニットの回転部分と固定部分の間にシールが配置されている工程と;
前記可塑化ユニットの回転部分と固定部分との間をシールする工程と;
前記射出成形機のバレルと前記ホッパとの間に取り付けられているエアロックで前記可塑化ユニットを密封する工程と;
前記発泡剤の圧力を高めると共に前記射出成形機の背圧を高めて前記融解物と前記発泡剤を均質化させる工程と;および、
前記発泡部品を製造する工程と;
を含み、
前記発泡部品におけるモールド成形の後の前記長いガラス繊維の全長は、前記加圧された可塑化ユニットなしに製造された類似の寸法の発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長よりも長いあるいは等しい、発泡部品を製造する方法。 - 前記発泡部品における前記モールド成形の後の前記長いガラス繊維の全長は、類似の寸法の非発泡部品におけるモールド成形の後の長いガラス繊維の全長よりも長いあるいは等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記発泡剤はガス状発泡剤である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記発泡剤は、二酸化炭素、重炭酸ナトリウム、アジドコンパウンド、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、モノナトリウムクエン酸塩、水と反応して水素を放出する軽金属、塩素化炭化水素、クロロフルオロカーボン類、アゾジカルボンアミド、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トリクロロモノフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロメタン、有機カルボン酸(例えばギ酸、酢酸、しゅう酸、リシノール酸、その他)、ペンタン、ブタン、エタノール、アセトン、酸素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、および前述したもののうちの少なくとも1つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、請求項3に記載の方法。
- 前記発泡剤は、窒素ガス、酸素ガス、炭酸ガス、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、請求項4に記載の方法。
- 前記発泡部品の重量は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べ5%以上減少している、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡射出プラークの厚みの収縮は、非発泡射出プラークに比べて10%少ない、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発泡剤の圧力と前記射出成形機の背圧は、0メガパスカル以上異なる、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発泡剤の圧力あるいは前記射出成形機の背圧は、0から10メガパスカルである、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記射出成形機の背圧と前記発泡剤の圧力の差は、0から5メガパスカルである、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマ材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発泡部品を製造する際の前記射出成形機の射出圧力は、長いガラス繊維を含む非発泡部品を製造するときの射出圧力に比べて10%以上低い、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から12のいずれか一項に記載の方法により製造されたポリマ部品。
- 発泡部品であって:
長いガラス繊維が充填されたポリマ材料を含み、
前記長いガラス繊維は、前記発泡部品をモールド成形する前の最初の長さと前記発泡部品をモールド成形した後の最終的な長さとを有しており;
前記発泡部品における長いガラス繊維のモールド成形した後の長さは、加圧された可塑化ユニットなしに製造された類似の寸法の発泡部品における長いガラス繊維のモールド成形した後の長さよりも長いあるいは等しい、発泡部品。 - 前記ポリマ材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン、および前述したもののうちの少なくとも一つを含む組合せ、のうちの少なくとも一つである、請求項14に記載の発泡部品。
- 前記発泡部品における前記長いガラス繊維の最終的な長さは、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べて増加している、請求項14または請求項15に記載の発泡部品。
- 前記発泡部品の重量は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品に比べ5%以上減少している、請求項14から16のいずれか1項に記載の発泡部品。
- 発泡射出プラークの厚みの収縮は、非発泡射出プラークに比べて10%少ない、請求項14から17のいずれか1項に記載の発泡部品。
- 前記発泡部品は、長いガラス繊維を含む類似の寸法の非発泡部品における長いガラス繊維の数以上の長いガラス繊維を有している、請求項14から18のいずれか1項に記載の発泡部品。
- 前記発泡部品の厚みは、長いガラス繊維を含む非発泡部品の厚みの50%以上増加している、請求項14から19のいずれか1項に記載の発泡部品。
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